JP6243724B2 - Magnetic sensor with hall element and signal correction method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、ホール素子を備えた磁気センサ及びその信号補正方法に関する。
The present invention relates to a magnetic sensor and a signal correction method with a Hall element.

従来から、ホール素子を内蔵した磁気センサ半導体集積回路として、電流が発生させる磁場を検出する電流センサや、磁石の回転を検出する回転角センサ、磁石の移動を検出するポジションセンサなどが知られている。
図1は、ホール素子の駆動回路例を示す図である。電極1から電極3にホール駆動電流Iを流すと、電極2−電極4間にホール素子出力Vが得られることがわかる。
Conventionally, as a magnetic sensor semiconductor integrated circuit incorporating a Hall element, a current sensor that detects a magnetic field generated by a current, a rotation angle sensor that detects rotation of a magnet, a position sensor that detects movement of a magnet, and the like have been known. Yes.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a drive circuit for a Hall element. It can be seen that a Hall element output V H is obtained between the electrode 2 and the electrode 4 when a hall driving current I H is passed from the electrode 1 to the electrode 3.

ホール素子の駆動方法として、一般的に、定電流駆動方式と定電圧駆動方式の2種類がある。図1のホール駆動電流Iを常に一定にした方式が定電流駆動方式であり、ホール駆動電圧Vを一定にした方式が定電圧駆動方式である。それぞれの駆動方式における磁気感度を定電流感度及び定電圧感度と表記する。
一般にホール素子は、p型シリコンからなるp型半導体基板層の表面にn型不純物領域が設けられた構成となっており、このn型不純物領域が感磁部として機能する。
Generally, there are two types of driving methods for the Hall element: a constant current driving method and a constant voltage driving method. The constant current driving method is a method in which the hall driving current IH is always constant in FIG. 1, and the constant voltage driving method is a method in which the hall driving voltage Vd is constant. The magnetic sensitivity in each driving method is expressed as constant current sensitivity and constant voltage sensitivity.
In general, the Hall element has a configuration in which an n-type impurity region is provided on the surface of a p-type semiconductor substrate layer made of p-type silicon, and this n-type impurity region functions as a magnetic sensing portion.

例えば、特許文献1に記載のものは、ホール素子の形成に用いる基板の選択自由度を高めることのできる縦型ホール素子及びその製造方法に関する。この縦型ホール素子は、P型のシリコンからなる半導体基板に形成され、同基板の表面に垂直な成分を含む電流がN型の半導体領域12内の磁気検出部HPに供給された状態で、同基板の表面に平行な磁界成分が磁気検出部HPに印加されるとき、その磁界成分に対応するホール電圧信号を出力するものである。   For example, the device described in Patent Document 1 relates to a vertical Hall element that can increase the degree of freedom of selection of a substrate used for forming the Hall element, and a manufacturing method thereof. The vertical Hall element is formed on a semiconductor substrate made of P-type silicon, and a current including a component perpendicular to the surface of the substrate is supplied to the magnetic detection unit HP in the N-type semiconductor region 12. When a magnetic field component parallel to the surface of the substrate is applied to the magnetic detector HP, a Hall voltage signal corresponding to the magnetic field component is output.

また、特許文献2には、SN向上を目的として、方位角センサに適したn型不純物領域の濃度として1.0×1016≦N≦3.0×1016(atoms/cm)が適していることが開示されている。
また、特許文献3には、出荷前試験にて5温度検査を行い、その結果をEEPROMに書き込み、5点温度の折れ線補正を行い、検出磁場精度の高精度化を図る方法が開示されている。
In Patent Document 2, 1.0 × 10 16 ≦ N ≦ 3.0 × 10 16 (atoms / cm 3 ) is suitable as the concentration of the n-type impurity region suitable for the azimuth angle sensor for the purpose of improving SN. It is disclosed.
Patent Document 3 discloses a method for performing a five-temperature inspection in a pre-shipment test, writing the result into an EEPROM, correcting a broken line at a five-point temperature, and increasing the detection magnetic field accuracy. .

また、特許文献4には、ホール素子の電極部のN型領域の深さ方向の濃度分布が記載されており、濃度分布の範囲、つまり、基板表面を基点とした場合に、深さ方向で0.3μm以上、0.5μm以下の範囲内で、N型不純物の濃度が5×1017atoms/cm以上、3×1019atoms/cm以下であることが開示されている。 Further, Patent Document 4 describes the concentration distribution in the depth direction of the N-type region of the electrode portion of the Hall element, and in the depth direction when the concentration distribution range, that is, the substrate surface is used as a base point. It is disclosed that the concentration of the N-type impurity is 5 × 10 17 atoms / cm 3 or more and 3 × 10 19 atoms / cm 3 or less within a range of 0.3 μm or more and 0.5 μm or less.

特開2005−333103号公報JP 2005-333103 A 国際公開WO2007/116823号International Publication No. WO2007 / 116823 米国特許第2012/0086442号明細書US 2012/0086442 Specification 特開2012−204616号公報JP 2012-204616 A

ホール素子の磁気感度は、例えば、特許文献3に記載されているように、温度によって変化することが知られている。磁気感度の温度変化は磁場検出精度の低下につながるため、磁場強度を高精度に算出するためには、ホール素子の磁気感度の温度特性を補正する必要がある。
ホール素子の出力と磁場強度の関係を数式(1)に表す。定電流感度をSI(T)、ホール素子の駆動電流をI、磁場強度をBとしたとき、ホール素子から得られる信号は、数式(1)のSignal(T)となる。定電流感度SI(T)は、温度依存性を持つため、高精度に磁場強度Bを算出するためには、定電流感度の温度依存性に比例した係数で割る必要がある。
It is known that the magnetic sensitivity of the Hall element varies depending on the temperature as described in Patent Document 3, for example. Since the temperature change of the magnetic sensitivity leads to a decrease in the magnetic field detection accuracy, it is necessary to correct the temperature characteristics of the magnetic sensitivity of the Hall element in order to calculate the magnetic field strength with high accuracy.
The relationship between the output of the Hall element and the magnetic field strength is expressed by Equation (1). When the constant current sensitivity is SI (T), the drive current of the Hall element is I H , and the magnetic field strength is B, the signal obtained from the Hall element is Signal (T) in Equation (1). Since the constant current sensitivity SI (T) has temperature dependence, in order to calculate the magnetic field strength B with high accuracy, it is necessary to divide by a coefficient proportional to the temperature dependence of the constant current sensitivity.

Figure 0006243724
Figure 0006243724

従来のホール素子の定電流感度の温度特性は、2次の特性を持っている。そのため、従来のホール素子を一定磁場に置いたときの出力は、数式(2)に示すように、2次の温度特性を持つことになる。   The temperature characteristic of the constant current sensitivity of the conventional Hall element has a secondary characteristic. Therefore, the output when the conventional Hall element is placed in a constant magnetic field has a second-order temperature characteristic as shown in Equation (2).

Figure 0006243724
Figure 0006243724

数式(2)に示すように、2次の温度特性を持つ信号から、高精度に磁場を算出するには、温度の2次の関数を補正関数として持つ必要がある。
近年、高精度な磁気センサが求められており、特に、車載用の磁気センサとして、−40度から150度の間で補正残り誤差が1.0%以下となる磁気センサが求められている。ここで補正残り誤差Eとは下記式で表される値である。
As shown in Equation (2), in order to calculate a magnetic field with high accuracy from a signal having secondary temperature characteristics, it is necessary to have a secondary function of temperature as a correction function.
In recent years, a highly accurate magnetic sensor has been demanded, and in particular, as a vehicle-mounted magnetic sensor, a magnetic sensor having a residual correction error of 1.0% or less between −40 degrees and 150 degrees is desired. Here, the correction remaining error E R is the value represented by the following formula.

=(SIMAX−SIMIN)/2
SIMAXは、−40度から150度における補正後の磁気感度のうち、最大の磁気感度であり、SIMINは−40度から150度における補正後の磁気感度のうち、最小の磁気感度である。なお、SIMAXとSIMINは共に25度における補正後の磁気感度で規格化された値である。補正残り誤差Eが大きいほど、−40度から150度における補正後の磁気感度がばらついていることとなり、補正残り誤差Eが小さいほど、−40度から150度における補正後の磁気感度がばらついていないこととなる。
E R = (SI MAX -SI MIN ) / 2
SI MAX is the maximum magnetic sensitivity among the corrected magnetic sensitivities from −40 degrees to 150 degrees, and SI MIN is the minimum magnetic sensitivity among the corrected magnetic sensitivities from −40 degrees to 150 degrees. . SI MAX and SI MIN are both values normalized by the corrected magnetic sensitivity at 25 degrees. Correction as the remaining error E R is large, it becomes possible to have variations in magnetic sensitivity after correction at 150 ° -40 °, the more the correction remaining error E R is small, the magnetic sensitivity corrected at 150 ° -40 ° It will not vary.

従来のホール素子を用いた磁気センサの場合、−40度から150度の間で補正残り誤差を1.0%以下とするためには、磁気感度の温度特性を補正する補正関数において、正確な2次の補正関数を求める必要がある。正確な2次の補正関数を算出するためには数多くの温度でホール素子の磁気感度を測定しなければならず、従来のホール素子の場合、補正関数を算出するためのテスト工程に極めて多くの時間とコストがかかっていた。   In the case of a magnetic sensor using a conventional Hall element, an accurate correction function for correcting the temperature characteristic of magnetic sensitivity is used in order to make the residual correction error between -40 degrees and 150 degrees less than 1.0%. It is necessary to obtain a quadratic correction function. In order to calculate an accurate second-order correction function, the magnetic sensitivity of the Hall element must be measured at a number of temperatures. In the case of a conventional Hall element, the test process for calculating the correction function is extremely numerous. It took time and money.

また、補正関数を算出するための磁気感度の測定回数と磁気検出精度はトレードオフの関係にあり、従来のホール素子の場合、磁気感度の測定回数を少なくすると、磁気検出精度が低下し、−40度から150度の間で補正残り誤差を1.0%以下とすることが出来なくなってしまうという問題があった。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、十分な精度を持つ補正関数を少ない磁気感度の測定回数で求めることが可能なホール素子を備えた磁気センサ及びその信号補正方法を提供することにある。
In addition, the number of magnetic sensitivity measurements for calculating the correction function and the magnetic detection accuracy are in a trade-off relationship. In the case of a conventional Hall element, if the number of magnetic sensitivity measurements is reduced, the magnetic detection accuracy decreases, and − There is a problem in that the residual correction error cannot be reduced to 1.0% or less between 40 degrees and 150 degrees.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object, the magnetic having a hole element which can be determined by measuring the number of magnetic sensitivity less correction function with sufficient accuracy It is to provide a sensor and a signal correction method thereof.

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、本発明は、p型不純物領域と、前記p型不純物領域上に設けられ、感磁部として機能するn型不純物領域とを有するホール素子を備えた磁気センサであって、前記n型不純物領域のn型不純物濃度N(atoms/cm)と分布深さD(μm)が、
N<1.0×1016
N>3.802×1016×D−1.761
(ただし、前記n型不純物濃度Nは、前記n型不純物領域内における前記n型不純物濃度の最大濃度であり、前記分布深さDは、前記n型不純物濃度が最大となる点から前記n型不純物濃度Nの1/10の濃度になる点までの深さ方向の長さである)
の関係式を満たし、前記ホール素子の温度特性に関する情報が記憶された温度特性記憶部と、温度センサの出力と、前記ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成する補正信号生成部と、前記補正信号生成部が生成する前記補正信号と、前記ホール素子の出力信号とが入力され、前記補正信号に基づいて前記ホール素子の出力信号を補正する信号補正部とを備えていることを特徴とする。
The present invention has been made to achieve such an object. The present invention includes a p-type impurity region and an n-type impurity region provided on the p-type impurity region and functioning as a magnetically sensitive portion. A magnetic sensor comprising a Hall element having an n-type impurity concentration N (atoms / cm 3 ) and a distribution depth D (μm) of the n-type impurity region,
N <1.0 × 10 16
N> 3.802 × 10 16 × D −1.761
(However, the n-type impurity concentration N is the maximum concentration of the n-type impurity concentration in the n-type impurity region, and the distribution depth D is determined from the point that the n-type impurity concentration becomes maximum. (This is the length in the depth direction up to the point where the impurity concentration is 1/10 of the concentration.)
Meet the relationship, correction and temperature characteristic storage unit in which information relating to the temperature characteristic has been stored in the Hall element, the output of the temperature sensor, based on the information on the temperature characteristics of the Hall element, the output of the Hall element A correction signal generating unit for generating a correction signal for generating the correction signal, the correction signal generated by the correction signal generating unit, and the output signal of the Hall element are input, and the output signal of the Hall element based on the correction signal And a signal correction unit for correcting .

本発明によれば、ホール素子の磁気感度の温度特性が略直線状となるので、−40度と150度の2温度で磁気感度を測定した結果から磁気感度の温度特性を補正するための補正関数を作成した場合であっても十分に精度の高い補正関数となる。請求項1に記載の発明によれば、十分な精度を持つ補正関数を少ない磁気感度の測定回数で求めることが可能なホール素子を提供することが可能となる。   According to the present invention, since the temperature characteristic of the magnetic sensitivity of the Hall element is substantially linear, the correction for correcting the temperature characteristic of the magnetic sensitivity from the result of measuring the magnetic sensitivity at two temperatures of −40 degrees and 150 degrees. Even when the function is created, the correction function is sufficiently accurate. According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a Hall element capable of obtaining a correction function having sufficient accuracy with a small number of magnetic sensitivity measurements.

また、本発明は、前記n型不純物濃度Nと前記分布深さDが、N>3.410×1016×D−1.293の関係式を満たすことを特徴とする。
本発明によれば、ホール素子の磁気感度の温度特性が略直線状となるので、25度と150度の2温度で磁気感度を測定した結果から磁気感度の温度特性を補正するための補正関数を作成した場合であっても十分に精度の高い補正関数を作成することが可能となる。請求項2に記載の発明によれば、十分な精度を持つ補正関数を少ない磁気感度の測定回数で求めることが可能なホール素子を提供することが可能となる。
Further, the present invention is characterized in that the n-type impurity concentration N and the distribution depth D satisfy a relational expression of N> 3.410 × 10 16 × D− 1.293 .
According to the present invention, since the temperature characteristic of the magnetic sensitivity of the Hall element is substantially linear, a correction function for correcting the temperature characteristic of the magnetic sensitivity from the result of measuring the magnetic sensitivity at two temperatures of 25 degrees and 150 degrees. It is possible to create a sufficiently accurate correction function even when According to the second aspect of the present invention, it is possible to provide a Hall element capable of obtaining a correction function having sufficient accuracy with a small number of magnetic sensitivity measurements.

また、本発明は、前記分布深さDが、D≦15の関係式を満たすことを特徴とする。
また、本発明は、前記分布深さDが、4≦Dの関係式を満たすことを特徴とする。
本発明によれば、2Phaseチョッパー駆動後に残る残留オフセットを低減することが可能となる。
また、本発明は、前記n型不純物領域を覆うシリコン酸化物層を更に備えることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the distribution depth D satisfies a relational expression of D ≦ 15.
Further, the present invention is characterized in that the distribution depth D satisfies a relational expression of 4 ≦ D.
According to the present invention, it is possible to reduce the residual offset remaining after driving the 2Phase chopper.
The present invention is further characterized by further comprising a silicon oxide layer covering the n-type impurity region.

本発明によれば、シリコン酸化物層とn型不純物領域の接続部分に大きな空乏層が発生してしまうことがない。これにより、ホール素子の磁気感度の温度特性の線形性を向上させることが可能となる。
また、本発明は、前記n型不純物領域と前記シリコン酸化物層が接していることを特徴とする。
According to the present invention, a large depletion layer does not occur at the connection portion between the silicon oxide layer and the n-type impurity region. Thereby, the linearity of the temperature characteristic of the magnetic sensitivity of the Hall element can be improved.
Further, the present invention is characterized in that the n-type impurity region and the silicon oxide layer are in contact with each other.

本発明によれば、シリコン酸化物層とn型不純物領域の接続部分に大きな空乏層が発生してしまうことがない。これにより、ホール素子の磁気感度の温度特性の線形性を向上させることが可能となる。
また、本発明は、前記n型不純物濃度Nが、3.0×1014<Nの関係式を満たすことを特徴とする。
According to the present invention, a large depletion layer does not occur at the connection portion between the silicon oxide layer and the n-type impurity region. Thereby, the linearity of the temperature characteristic of the magnetic sensitivity of the Hall element can be improved.
Further, the present invention is characterized in that the n-type impurity concentration N satisfies a relational expression of 3.0 × 10 14 <N.

た、本発明は、前記温度特性記憶部は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報が記憶される温度比例係数記憶部と、前記ホール素子の所定の温度における磁気感度に関する情報が記憶される磁気感度記憶部とを備え、前記ホール素子の温度特性に関する情報は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報と、前記ホール素子の所定の温度における磁気感度に関する情報を含むことを特徴とする。 Also, the present invention, the temperature characteristic storage unit includes a temperature-proportional coefficient storage unit in which information relating to the temperature proportional coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element is stored, information about the magnetic sensitivity at a given temperature of the Hall element A magnetic sensitivity storage unit that stores information, and the information on the temperature characteristics of the Hall element includes information on a temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element and information on the magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature. It is characterized by.

本発明によれば、ホール素子の磁気感度の温度比例係数と、ホール素子の所定の温度における磁気感度を用いて、温度変化に起因するホール素子の出力変化を精度よく補正することが可能となる。
また、本発明は、前記温度比例係数記憶部が記憶する前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、前記ホール素子の定電流感度の温度比例係数に関する情報であり、前記磁気感度記憶部が記憶する前記ホール素子の所定の温度における磁気感度に関する情報は、前記所定の温度における前記ホール素子の定電流感度に関する情報であることを特徴とする。
According to the present invention, it is possible to accurately correct the output change of the Hall element due to the temperature change using the temperature proportionality coefficient of the Hall element magnetic sensitivity and the magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature. .
Further, in the present invention, the information related to the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element stored in the temperature proportionality coefficient storage unit is information related to the temperature proportionality coefficient of the constant current sensitivity of the Hall element, and the magnetic sensitivity storage unit The information on the magnetic sensitivity at a predetermined temperature of the Hall element stored in is the information on the constant current sensitivity of the Hall element at the predetermined temperature.

本発明によれば、ホール素子の定電流感度の温度比例係数と、ホール素子の所定の温度における定電流感度を用いて、温度変化に起因するホール素子の出力変化を精度よく補正することが可能となる。
また、本発明は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、第1の温度において測定された前記ホール素子の第1の磁気感度と、第2の温度において測定された前記ホール素子の第2の磁気感度と、から算出される情報であることを特徴とする。
According to the present invention, it is possible to accurately correct the output change of the Hall element due to the temperature change using the temperature proportionality coefficient of the constant current sensitivity of the Hall element and the constant current sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature. It becomes.
Further, according to the present invention, the information regarding the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element includes the first magnetic sensitivity of the Hall element measured at a first temperature and the Hall element measured at a second temperature. It is the information calculated from the second magnetic sensitivity.

また、本発明は、前記第1の磁気感度は、前記第1の温度において測定された前記ホール素子の定電流感度であり、前記第2の磁気感度は、前記第2の温度において測定された前記ホール素子の定電流感度であることを特徴とする。
また、本発明は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、更に、前記第1の磁気感度と、前記第2の磁気感度と、前記第3の温度において測定された前記ホール素子の第3の磁気感度と、から算出される情報であることを特徴とする。
In the present invention, the first magnetic sensitivity is a constant current sensitivity of the Hall element measured at the first temperature, and the second magnetic sensitivity is measured at the second temperature. The Hall element has a constant current sensitivity.
According to the present invention, the information on the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element further includes the Hall element measured at the first magnetic sensitivity, the second magnetic sensitivity, and the third temperature. The third magnetic sensitivity is information calculated from the third magnetic sensitivity.

また、本発明は、前記第3の磁気感度は、前記第3の温度において測定された前記ホール素子の定電流感度であることを特徴とする。
また、本発明は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、2点以上5点以下の温度において測定された前記ホール素子の磁気感度から算出されることを特徴とする。
In the invention, it is preferable that the third magnetic sensitivity is a constant current sensitivity of the Hall element measured at the third temperature.
Further, the present invention is characterized in that the information related to the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element is calculated from the magnetic sensitivity of the Hall element measured at a temperature of 2 to 5 points.

本発明によれば、少ないテスト工程で十分な磁場検出精度を有する磁気センサを提供することが可能となる。
また、本発明は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、2点以上3点以下の温度において測定された前記ホール素子の磁気感度から算出されることを特徴とする。
According to the present invention, it is possible to provide a magnetic sensor having sufficient magnetic field detection accuracy with a small number of test steps.
Further, the present invention is characterized in that the information related to the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element is calculated from the magnetic sensitivity of the Hall element measured at a temperature of 2 to 3 points.

本発明によれば、少ないテスト工程で十分な磁場検出精度を有する磁気センサを提供することが可能となる。
また、本発明は、前記ホール素子の温度特性に関する情報は、2点以上5点以下の温度において測定された前記ホール素子の出力から算出されることを特徴とする。
本発明によれば、少ないテスト工程で十分な磁場検出精度を有する磁気センサを提供することが可能となる。
According to the present invention, it is possible to provide a magnetic sensor having sufficient magnetic field detection accuracy with a small number of test steps.
Further, the present invention is characterized in that the information on the temperature characteristics of the Hall element is calculated from the output of the Hall element measured at a temperature of 2 to 5 points.
According to the present invention, it is possible to provide a magnetic sensor having sufficient magnetic field detection accuracy with a small number of test steps.

また、本発明は、前記ホール素子の温度特性に関する情報は、2点以上3点下の温度において測定された前記ホール素子の出力から算出されることを特徴とする。
本発明によれば、少ないテスト工程で十分な磁場検出精度を有する磁気センサを提供することが可能となる。
また、本発明は、磁気センサの信号補正方法であって、前記ホール素子の温度特性に関する情報を取得するステップと、温度センサの出力と、前記ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップと、前記ホール素子の出力を取得するステップと、前記補正信号を用いて前記ホール素子の出力信号を補正するステップとを有することを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the information on the temperature characteristics of the Hall element is calculated from the output of the Hall element measured at a temperature of 2 to 3 points.
According to the present invention, it is possible to provide a magnetic sensor having sufficient magnetic field detection accuracy with a small number of test steps.
The present invention is also a method for correcting a signal of a magnetic sensor, wherein the Hall sensor is based on a step of obtaining information on temperature characteristics of the Hall element, an output of the temperature sensor, and information on temperature characteristics of the Hall element. Generating a correction signal for correcting the output of the element, obtaining the output of the Hall element, and correcting the output signal of the Hall element using the correction signal, To do.

本発明によれば、少ないテスト工程で精度の高い磁場検出を行うことが可能となる。
また、本発明は、前記ホール素子の温度特性に関する情報は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報と前記ホール素子の所定の温度における磁気感度に関する情報を含み、前記ホール素子の温度特性に関する情報を取得するステップは、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報と前記ホール素子の所定の温度における磁気感度に関する情報を取得するステップを有することを特徴とする。
According to the present invention, high-precision magnetic field detection can be performed with a small number of test steps.
In the present invention, the information on the temperature characteristics of the Hall element includes information on a temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element and information on a magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature, and the temperature characteristic of the Hall element The step of acquiring the information on the magnetic field includes the step of acquiring information on the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element and information on the magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature.

本発明によれば、ホール素子の磁気感度の温度比例係数と、ホール素子の所定の温度における磁気感度を用いて、温度変化に起因するホール素子の出力変化を精度よく補正することが可能となる。
また、本発明は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、前記ホール素子の定電流感度の温度比例係数に関する情報であり、前記ホール素子の所定の温度における磁気感度に関する情報は、前記所定の温度における前記ホール素子の定電流感度に関する情報であることを特徴とする。
According to the present invention, it is possible to accurately correct the output change of the Hall element due to the temperature change using the temperature proportionality coefficient of the Hall element magnetic sensitivity and the magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature. .
Further, in the present invention, the information related to the temperature proportionality coefficient of the Hall element magnetic sensitivity is information related to the temperature proportional coefficient of the constant current sensitivity of the Hall element, and the information related to the magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature is It is the information regarding the constant current sensitivity of the said Hall element in the said predetermined temperature, It is characterized by the above-mentioned.

本発明によれば、ホール素子の定電流感度の温度比例係数と、ホール素子の所定の温度における定電流感度を用いて、温度変化に起因するホール素子の出力変化を精度よく補正することが可能となる。
また、本発明は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、第1の温度において測定された前記ホール素子の第1の磁気感度と、第2の温度において測定された前記ホール素子の第2の磁気感度と、から算出される情報であることを特徴とする。
According to the present invention, it is possible to accurately correct the output change of the Hall element due to the temperature change using the temperature proportionality coefficient of the constant current sensitivity of the Hall element and the constant current sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature. It becomes.
Further, according to the present invention, the information regarding the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element includes the first magnetic sensitivity of the Hall element measured at a first temperature and the Hall element measured at a second temperature. It is the information calculated from the second magnetic sensitivity.

また、本発明は、前記第1の磁気感度は、前記第1の温度において測定された前記ホール素子の定電流感度であり、前記第2の磁気感度は、前記第2の温度において測定された前記ホール素子の定電流感度であることを特徴とする。
また、本発明は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、更に、前記第1の磁気感度と、前記第2の磁気感度と、前記第3の温度において測定された前記ホール素子の第3の磁気感度とから算出される情報であることを特徴とする。
In the present invention, the first magnetic sensitivity is a constant current sensitivity of the Hall element measured at the first temperature, and the second magnetic sensitivity is measured at the second temperature. The Hall element has a constant current sensitivity.
According to the present invention, the information on the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element further includes the Hall element measured at the first magnetic sensitivity, the second magnetic sensitivity, and the third temperature. The information is calculated from the third magnetic sensitivity.

また、本発明は、前記第3の磁気感度は、前記第3の温度において測定された前記ホール素子の定電流感度であることを特徴とする。
また、本発明は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、2点以上5点以下の温度において測定された前記ホール素子の磁気感度から算出されることを特徴とする。
In the invention, it is preferable that the third magnetic sensitivity is a constant current sensitivity of the Hall element measured at the third temperature.
Further, the present invention is characterized in that the information related to the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element is calculated from the magnetic sensitivity of the Hall element measured at a temperature of 2 to 5 points.

本発明によれば、少ないテスト工程で精度の高い磁場検出をすることが可能となる。
また、本発明は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、2点以上3点以下の温度において測定された前記ホール素子の磁気感度から算出されることを特徴とする。
本発明によれば、少ないテスト工程で精度の高い磁場検出をすることが可能となる。
According to the present invention, it is possible to detect a magnetic field with high accuracy with a small number of test steps.
Further, the present invention is characterized in that the information related to the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element is calculated from the magnetic sensitivity of the Hall element measured at a temperature of 2 to 3 points.
According to the present invention, it is possible to detect a magnetic field with high accuracy with a small number of test steps.

また、本発明は、前記ホール素子の温度特性に関する情報は、2点以上5点以下の温度において測定された前記ホール素子の出力から算出されることを特徴とする。
本発明によれば、少ないテスト工程で精度の高い磁場検出をすることが可能となる。
また、本発明は、前記ホール素子の温度特性に関する情報は、2点以上3点下の温度において測定された前記ホール素子の出力から算出されることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the information on the temperature characteristics of the Hall element is calculated from the output of the Hall element measured at a temperature of 2 to 5 points.
According to the present invention, it is possible to detect a magnetic field with high accuracy with a small number of test steps.
Further, the present invention is characterized in that the information on the temperature characteristics of the Hall element is calculated from the output of the Hall element measured at a temperature of 2 to 3 points.

本発明によれば、少ないテスト工程で精度の高い磁場検出をすることが可能となる。
また、本発明は、前記ホール素子の温度特性に関する情報を取得するステップは、第1の温度における前記ホール素子の第1の磁気感度を測定するステップと、第2の温度における前記ホール素子の第2の磁気感度を測定するステップと、前記第1の磁気感度と前記第2の磁気感度とから前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報を取得するステップとを有し、前記温度センサの出力と、前記ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップは、前記温度センサの出力と、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報と、所定の温度における前記ホール素子の磁気感度と、に基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップであることを特徴とする。
According to the present invention, it is possible to detect a magnetic field with high accuracy with a small number of test steps.
According to the present invention, the step of obtaining information on the temperature characteristics of the Hall element includes measuring the first magnetic sensitivity of the Hall element at a first temperature, and measuring the first magnetic sensitivity of the Hall element at a second temperature. And measuring information on a temperature proportionality coefficient of the Hall element from the first magnetic sensitivity and the second magnetic sensitivity, and measuring the magnetic sensitivity of the temperature sensor. The step of generating a correction signal for correcting the output of the Hall element based on the output and the information on the temperature characteristic of the Hall element includes the output of the temperature sensor and the temperature proportional coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element. And a step of generating a correction signal for correcting the output of the Hall element based on the information on the magnetic field and the magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature. Characterized in that it is a flop.

本発明によれば、ホール素子の磁気感度の温度比例係数と、ホール素子の所定の温度における磁気感度を用いて、温度変化に起因するホール素子の出力変化を精度よく補正することが可能となる。
また、本発明は、前記ホール素子の温度特性に関する情報を取得するステップは、第1の温度における前記ホール素子の第1の磁気感度を測定するステップと、第2の温度における前記ホール素子の第2の磁気感度を測定するステップと、第3の温度における前記ホール素子の第3の磁気感度を測定するステップと、前記第1の磁気感度と前記第2の磁気感度と前記第3の磁気感度とから前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報を取得するステップとを有し、前記温度センサの出力と、前記ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップは、前記温度センサの出力と、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報と、所定の温度における前記ホール素子の磁気感度とに基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップであることを特徴とする。
According to the present invention, it is possible to accurately correct the output change of the Hall element due to the temperature change using the temperature proportionality coefficient of the Hall element magnetic sensitivity and the magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature. .
According to the present invention, the step of obtaining information on the temperature characteristics of the Hall element includes measuring the first magnetic sensitivity of the Hall element at a first temperature, and measuring the first magnetic sensitivity of the Hall element at a second temperature. Measuring the second magnetic sensitivity, measuring the third magnetic sensitivity of the Hall element at a third temperature, the first magnetic sensitivity, the second magnetic sensitivity, and the third magnetic sensitivity. And acquiring information related to a temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element, and correcting the output of the Hall element based on the output of the temperature sensor and the information related to the temperature characteristic of the Hall element. Generating a correction signal for detecting the output of the temperature sensor, information on a temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element, and the home sensor at a predetermined temperature. Based on the magnetic sensitivity of Le element, characterized in that it is a step of generating a correction signal for correcting the output of the Hall element.

本発明によれば、ホール素子の磁気感度の温度比例係数と、ホール素子の所定の温度における磁気感度を用いて、温度変化に起因するホール素子の出力変化を精度よく補正することが可能となる。
また、本発明は、前記磁気感度は定電流感度であることを特徴とする。
また、本発明は、前記ホール素子の温度特性に関する情報を取得するステップは出荷前に行われる工程であり、前記温度センサの出力と、前記ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップと、前記ホール素子の出力を取得するステップと、前記補正信号を用いて前記ホール素子の出力信号を補正するステップは、磁場測定時に実行される工程であることを特徴とする。
According to the present invention, it is possible to accurately correct the output change of the Hall element due to the temperature change using the temperature proportionality coefficient of the Hall element magnetic sensitivity and the magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature. .
Further, the present invention is characterized in that the magnetic sensitivity is a constant current sensitivity.
Further, in the present invention, the step of obtaining information on the temperature characteristics of the Hall element is a process performed before shipment, and the Hall element is based on the output of the temperature sensor and the information on the temperature characteristic of the Hall element. A step of generating a correction signal for correcting the output of the Hall element, a step of acquiring the output of the Hall element, and a step of correcting the output signal of the Hall element using the correction signal are performed during magnetic field measurement. It is a process.

本発明によれば、十分な精度を持つ補正関数を少ない磁気感度の測定回数で求めることが可能なホール素子を備えた磁気センサ及びその信号補正方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a magnetic sensor and a signal correction method comprising a Hall element which can be determined by measuring the number of magnetic sensitivity less correction function with sufficient accuracy.

ホール素子の駆動回路例を示す図である。It is a figure which shows the drive circuit example of a Hall element. (a),(b)は、本発明の磁気センサに用いられるホール素子の平面図(レイアウト)と断面図である。(A), (b) is the top view (layout) and sectional drawing of a Hall element used for the magnetic sensor of this invention. 深さとn型不純物濃度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between depth and n-type impurity concentration. 分布深さとn型不純物領域濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between distribution depth and n-type impurity region density | concentration. 本発明に係る磁気センサの実施形態を説明するためのブロック構成図である。It is a block block diagram for demonstrating embodiment of the magnetic sensor which concerns on this invention. 図5に示した本発明に係る磁気センサの信号補正方法の実施形態を説明するためのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart for demonstrating embodiment of the signal correction method of the magnetic sensor which concerns on this invention shown in FIG. 図5に示した本発明に係る磁気センサの信号補正方法の実施例1を説明するためのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart for demonstrating Example 1 of the signal correction method of the magnetic sensor which concerns on this invention shown in FIG. n型不純物濃度に対する直線近似誤差の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the linear approximation error with respect to n-type impurity concentration. ホール素子の動作時の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing at the time of operation | movement of a Hall element. 分布深さとn型不純物領域濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between distribution depth and n-type impurity region density | concentration. ホール素子の動作時の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing at the time of operation | movement of a Hall element. 図5に示した本発明に係る磁気センサの信号補正方法の実施例2を説明するためのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart for demonstrating Example 2 of the signal correction method of the magnetic sensor which concerns on this invention shown in FIG. n型不純物濃度に対する3点折れ線近似誤差の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the 3-point broken line approximation error with respect to n-type impurity concentration. 実施例3における分布深さと残留オフセットのバラツキとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distribution depth in Example 3, and the dispersion | variation in a residual offset. 分布深さとn型不純物領域濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between distribution depth and n-type impurity region density | concentration. 図5に示した本発明に係る磁気センサの信号補正方法の実施例4を説明するためのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart for demonstrating Example 4 of the signal correction method of the magnetic sensor which concerns on this invention shown in FIG. n型不純物濃度に対する定電流感度の温度特性バラツキの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the temperature characteristic variation of the constant current sensitivity with respect to n-type impurity concentration.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本発明は、高精度の磁気センサを実現する技術として、ホール素子の感磁部のn型不純物領域の濃度と深さを適切な範囲の限定及び磁気感度の温度特性補正方法を実現することを目的としている。
図2(a)及び(b)は、本発明に係るホール素子を説明するための構成図で、図2(a)はホール素子の上面図、図2(b)は、図2(a)のC−D線断面図である。図中符号1はp型不純物領域、2はn型不純物領域、3はn型領域(電極部)を示している。n型不純物領域2がホール素子の感磁部として機能し、n型領域3が、ホール素子の電極として機能する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As a technique for realizing a high-accuracy magnetic sensor, the present invention realizes a method for limiting the concentration and depth of the n-type impurity region of the magnetic sensing portion of the Hall element to an appropriate range and correcting the temperature characteristics of the magnetic sensitivity. It is aimed.
2A and 2B are configuration diagrams for explaining the Hall element according to the present invention. FIG. 2A is a top view of the Hall element, and FIG. 2B is a plan view of FIG. It is a CD sectional view taken on the line. In the figure, reference numeral 1 denotes a p-type impurity region, 2 denotes an n-type impurity region, and 3 denotes an n-type region (electrode part). The n-type impurity region 2 functions as a magnetic sensing portion of the Hall element, and the n-type region 3 functions as an electrode of the Hall element.

本実施形態のホール素子は、p型不純物領域1と、p型不純物領域上1に設けられ、感磁部として機能するn型不純物領域2と、を備える。
本実施形態では、n型不純物領域内におけるn型不純物濃度の最大濃度をn型不純物濃度Nと定義し、n型不純物濃度が最大となる点から、n型不純物濃度がn型不純物濃度Nの1/10となる点までの深さ方向の長さを分布深さDであると定義する。n型不純物濃度Nの単位はatoms/cmであり、分布深さDの単位はμmであるとする。
The Hall element of the present embodiment includes a p-type impurity region 1 and an n-type impurity region 2 provided on the p-type impurity region 1 and functioning as a magnetic sensitive part.
In this embodiment, the maximum n-type impurity concentration in the n-type impurity region is defined as an n-type impurity concentration N. From the point that the n-type impurity concentration becomes maximum, the n-type impurity concentration is the n-type impurity concentration N. The length in the depth direction up to a point that becomes 1/10 is defined as the distribution depth D. The unit of n-type impurity concentration N is atoms / cm 3 and the unit of distribution depth D is μm.

なお、n型不純物領域内におけるn型不純物濃度の最大濃度Nおよび分布深さDの測定には2次イオン質量分析法(SIMS)を使用する。この方法は、イオンを試料表面に入射させ、試料表面から放出されたイオンを検出し、各質量における検出量を測定することで、試料中に含まれる成分の定性・定量を行う手法である。この測定により、例えば、図4のような、n型不純物濃度の断面方向の濃度を測定することが可能となる。測定装置は、「CAMECA IMS−7f」を用い、測定条件は1次イオン種:Cs+、2次イオン極性:negative、加速電圧:15.0kVとする。
n型不純物領域2のn型不純物濃度N(atoms/cm)と分布深さD(μm)は下記数式(3)を満たしている。
Note that secondary ion mass spectrometry (SIMS) is used to measure the maximum n-type impurity concentration N and the distribution depth D in the n-type impurity region. In this method, ions are made incident on the sample surface, ions released from the sample surface are detected, and the detection amount at each mass is measured to qualitatively and quantitatively determine the components contained in the sample. By this measurement, for example, the concentration of the n-type impurity concentration in the cross-sectional direction as shown in FIG. 4 can be measured. The measurement device is “CAMECA IMS-7f”, and the measurement conditions are primary ion species: Cs +, secondary ion polarity: negative, and acceleration voltage: 15.0 kV.
The n-type impurity concentration N (atoms / cm 3 ) and the distribution depth D (μm) of the n-type impurity region 2 satisfy the following formula (3).

Figure 0006243724
Figure 0006243724

ただし、n型不純物濃度Nは、n型不純物領域内におけるn型不純物濃度の最大濃度であり、分布深さDは、n型不純物濃度が最大となる点からn型不純物濃度Nの1/10の濃度になる点までの深さ方向の長さである。
上記数式(3)を満たす本実施形態のホール素子は、磁気感度の温度特性が略直線状になるので、−40度と150度の2温度で磁気感度を測定した結果から作成された補正関数であっても十分に精度の高い補正関数となる。
However, the n-type impurity concentration N is the maximum concentration of the n-type impurity concentration in the n-type impurity region, and the distribution depth D is 1/10 of the n-type impurity concentration N in view of the maximum n-type impurity concentration. It is the length in the depth direction up to the point where the density becomes.
In the Hall element of the present embodiment satisfying the above mathematical formula (3), the temperature characteristic of the magnetic sensitivity is substantially linear, and thus a correction function created from the result of measuring the magnetic sensitivity at two temperatures of −40 degrees and 150 degrees. Even so, the correction function is sufficiently accurate.

より詳細には、−40度と150度の2温度で磁気感度を測定した結果から作成された補正関数を用いて−40度から150度の範囲の磁気感度を補正した場合であっても、補正残り誤差を1.0%以下にすることが可能となる。
図3は、分布深さDとn型不純物濃度Nの関係を示す図である。図3に示すように、n型不純物領域のN型不純物の濃度一般にシリコン基板表面付近の濃度が薄く、深くなるほど濃度が薄くなる。図3では、n型不純物濃度Nは、全て1.0×1016(atoms/cm)であり、分布深さDは、それぞれ8μm・6μm・4μmとなる。
さらに、数式(4)を満たすn型不純物領域のn型不純物濃度Nおよびn型不純物濃度の分布深さDはより好ましい。
More specifically, even when the magnetic sensitivity in the range of −40 degrees to 150 degrees is corrected using a correction function created from the result of measuring the magnetic sensitivity at two temperatures of −40 degrees and 150 degrees, The remaining correction error can be reduced to 1.0% or less.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the distribution depth D and the n-type impurity concentration N. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the concentration of the N-type impurity in the n-type impurity region is generally lower in concentration near the surface of the silicon substrate, and the concentration becomes lower as the depth increases. In FIG. 3, all the n-type impurity concentrations N are 1.0 × 10 16 (atoms / cm 3 ), and the distribution depths D are 8 μm, 6 μm, and 4 μm, respectively.
Furthermore, the n-type impurity concentration N and the distribution depth D of the n-type impurity concentration in the n-type impurity region satisfying Expression (4) are more preferable.

Figure 0006243724
Figure 0006243724

上記数式(4)を満たす本実施形態のホール素子は、磁気感度の温度特性が略直線状になるので、25度と150度の2温度で磁気感度を測定した結果から作成された補正関数であっても十分に精度の高い補正関数となる。
より詳細には、25度と150度の2温度で磁気感度を測定した結果から作成された補正関数を用いて−40度から150度の範囲の磁気感度を補正した場合であっても、補正残り誤差を1.0%以下にすることが可能となる。
In the Hall element of the present embodiment satisfying the above mathematical formula (4), the temperature characteristic of the magnetic sensitivity is substantially linear, so a correction function created from the result of measuring the magnetic sensitivity at two temperatures of 25 degrees and 150 degrees. Even if it exists, it becomes a sufficiently accurate correction function.
More specifically, even when the magnetic sensitivity in the range of −40 degrees to 150 degrees is corrected using the correction function created from the result of measuring the magnetic sensitivity at two temperatures of 25 degrees and 150 degrees, the correction is performed. The remaining error can be reduced to 1.0% or less.

図4は、分布深さとn型不純物領域濃度との関係を示す図で、数式(3)及び数式(4)の示す範囲を図示した図である。
次に、その根拠について説明する。
図5は、本発明に係る磁気センサの実施形態を説明するためのブロック構成図である。図中符号21はホール素子、22はホール駆動電流源、23はチョッパースイッチ部、24は差動増幅器、25は積分器、26は温度センサ、27はアナログデジタル変換器(ADC)、28は温度比例係数記憶部(EEPROM)、29は磁気感度記憶部(EEPROM)、30は補正信号生成部、31は信号補正部、32は温度特性記憶部を示している。温度特性記憶部32は、温度比例係数記憶部28と磁気感度記憶部29を含む。また、ホール素子の温度特性に関する情報は、ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報と、前記ホール素子の所定の温度における磁気感度に関する情報を含むものとする。以下、ホール素子の磁気感度は定電流感度であるとして説明するが、ホール素子の磁気感度は定電流感度に限るものではなく、例えば定電圧感度であってもよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the distribution depth and the n-type impurity region concentration, and is a diagram illustrating the ranges indicated by Equation (3) and Equation (4).
Next, the basis will be described.
FIG. 5 is a block diagram for explaining an embodiment of the magnetic sensor according to the present invention. In the figure, reference numeral 21 denotes a hall element, 22 denotes a hall driving current source, 23 denotes a chopper switch unit, 24 denotes a differential amplifier, 25 denotes an integrator, 26 denotes a temperature sensor, 27 denotes an analog-digital converter (ADC), and 28 denotes a temperature. A proportional coefficient storage unit (EEPROM), 29 is a magnetic sensitivity storage unit (EEPROM), 30 is a correction signal generation unit, 31 is a signal correction unit, and 32 is a temperature characteristic storage unit. The temperature characteristic storage unit 32 includes a temperature proportionality coefficient storage unit 28 and a magnetic sensitivity storage unit 29. The information on the temperature characteristics of the Hall element includes information on the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element and information on the magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature. Hereinafter, the magnetic sensitivity of the Hall element will be described as constant current sensitivity. However, the magnetic sensitivity of the Hall element is not limited to constant current sensitivity, and may be constant voltage sensitivity, for example.

本発明の磁気センサは、図2に示したホール素子を備えている磁気センサである。ホール駆動電流源22は、ホール素子21を定電流駆動する電流源である。チョッパースイッチ部23は、ホール素子21を2Phaseチョッパー駆動もしくは4Phaseチョッパー駆動するためのスイッチ群である。チョッパー駆動した信号を積分器25で積分することで、数式(5)に示すように、ホール素子21のオフセットを動的に除去することができる。   The magnetic sensor of the present invention is a magnetic sensor including the Hall element shown in FIG. The hall drive current source 22 is a current source that drives the hall element 21 at a constant current. The chopper switch unit 23 is a switch group for driving the Hall element 21 by 2 Phase chopper driving or 4 Phase chopper driving. By integrating the chopper-driven signal with the integrator 25, the offset of the Hall element 21 can be dynamically removed as shown in Equation (5).

Figure 0006243724
Figure 0006243724

4Phaseチョッパー駆動の1例を示すと、Phase1にて電極1から電極3にホール駆動電流を流し、電極2−電極4を差動増幅器に接続、Phase2にて電極2から電極4にホール駆動電流を流し、電極3−電極1を差動増幅器14に接続、Phase3にて電極3から電極1にホール駆動電流を流し、電極4−電極2を差動増幅器24に接続、Phase4にて電極4から電極2にホール駆動電流を流し、電極1−電極3を差動増幅器24に接続するという駆動手順になる。   An example of 4 Phase chopper driving is as follows: a Hall driving current is passed from Electrode 1 to Electrode 3 at Phase 1, Electrode 2-Electrode 4 is connected to a differential amplifier, and a Hall driving current is applied from Electrode 2 to Electrode 4 at Phase 2. The electrode 3-electrode 1 is connected to the differential amplifier 14, a hall driving current is passed from the electrode 3 to the electrode 1 at Phase 3, the electrode 4-electrode 2 is connected to the differential amplifier 24, and the electrode 4 is connected to the electrode at Phase 4 The driving procedure is such that a hall driving current is supplied to 2 and the electrodes 1 to 3 are connected to the differential amplifier 24.

差動増幅器24は、ホール素子21の出力の差分を増幅(α倍)するものである。積分器25は、チョッパー駆動に同期して動く積分器であり、各Phaseの差増増幅器24の出力を加算するものである。
温度センサ26は、シリコン基板上の温度を測定するセンサであり、ADC27は、温度センサ26の出力信号Tをデジタル信号に変化するものである。温度比例係数記憶部28は、ホール素子21の定電流感度の温度比例係数を記憶するものであり、磁気感度記憶部29は、ホール素子21の定電流感度の絶対値(1点温度)を記憶するものである。 補正信号生成部30は、温度比例係数記憶部28から得られる信号β、磁気感度記憶部29から得られる信号SI(25)及び温度センサ26から得られる信号Tを用いてホール素子21の出力の補正信号β(T)を生成するものである。信号補正部31は、補正信号生成部30から得られるβ(T)を用いて、ホール素子21の出力信号を補正するものである。
The differential amplifier 24 amplifies (α times) the output difference of the Hall element 21. The integrator 25 is an integrator that moves in synchronization with the chopper drive, and adds the outputs of the differential amplifiers 24 of each phase.
The temperature sensor 26 is a sensor that measures the temperature on the silicon substrate, and the ADC 27 changes the output signal T of the temperature sensor 26 into a digital signal. The temperature proportionality coefficient storage unit 28 stores the temperature proportionality coefficient of the constant current sensitivity of the Hall element 21, and the magnetic sensitivity storage unit 29 stores the absolute value (one-point temperature) of the constant current sensitivity of the Hall element 21. To do. The correction signal generation unit 30 uses the signal β obtained from the temperature proportional coefficient storage unit 28, the signal SI (25) obtained from the magnetic sensitivity storage unit 29, and the signal T obtained from the temperature sensor 26 to output the output of the Hall element 21. The correction signal β (T) is generated. The signal correction unit 31 corrects the output signal of the Hall element 21 using β (T) obtained from the correction signal generation unit 30.

また、線形補正磁気センサ(後述する実施例1の信号補正方法に相当する)は、補正信号生成部30が、第1の温度25℃において測定された第1の定電流感度SI25と第2の温度150℃において測定された第2の定電流感度SI150とから算出された傾きβに基づいて補正係数β(T)を生成する。
また、3点補正磁気センサ(後述する実施例2の信号補正方法に相当する)は、補正信号生成部30が、第1の温度25℃において測定された第1の定電流感度SI25と、第2の温度150℃において測定された第2の定電流感度SI150と、第3の温度−40℃において測定された第3の定電流感度SI−40とから算出された第1の傾きβ1及び第2の傾きβ2に基づいて補正係数β(T)を生成する。
Further, the linear correction magnetic sensor (corresponding to the signal correction method of Example 1 described later) has the correction signal generation unit 30 that has the first constant current sensitivity SI25 measured at the first temperature of 25 ° C. and the second constant current sensitivity SI25. A correction coefficient β (T) is generated based on the slope β calculated from the second constant current sensitivity SI150 measured at a temperature of 150 ° C.
In addition, the three-point correction magnetic sensor (corresponding to a signal correction method of Example 2 described later) includes a first constant current sensitivity SI25 measured by the correction signal generator 30 at a first temperature of 25 ° C. The first slope β1 calculated from the second constant current sensitivity SI150 measured at the second temperature 150 ° C. and the third constant current sensitivity SI-40 measured at the third temperature −40 ° C. The correction coefficient β (T) is generated based on the gradient β2 of 2.

また、2フェーズ駆動磁気センサ(後述する実施例3の信号補正方法に相当する)としては、チョッパースイッチ部23が2フェーズ駆動される。
また、傾き補正磁気センサ(後述する実施例4の信号補正方法に相当する)は、補正信号生成部30が、第1の温度25℃において測定された第1の定電流感度SI25と第2の温度150℃において測定された第2の定電流感度SI150とから算出された傾きβを予め決定しておき、第1の温度25℃において測定された第1の定電流感度SI25と予め決定された傾きβとに基づいて補正係数β(T)を生成する。
In addition, as a two-phase drive magnetic sensor (corresponding to a signal correction method of Example 3 described later), the chopper switch unit 23 is driven in two phases.
In addition, the tilt correction magnetic sensor (corresponding to a signal correction method according to Example 4 described later) has a correction signal generation unit 30 that has a first constant current sensitivity SI25 measured at a first temperature of 25 ° C. and a second constant current sensitivity SI25. The slope β calculated from the second constant current sensitivity SI150 measured at a temperature of 150 ° C. is determined in advance, and the first constant current sensitivity SI25 measured at the first temperature of 25 ° C. is determined in advance. A correction coefficient β (T) is generated based on the slope β.

図6は、図5に示した本発明に係る磁気センサの信号補正方法の実施形態を説明するためのフローチャートを示す図である。本発明の磁気センサの信号補正方法は、図2に示したホール素子を備えている磁気センサの信号補正方法である。
ホール素子21の各電極間のホール駆動電流をチョッパースイッチ部23により切替操作するステップS101と、チョッパースイッチ部23からの出力の差分を差動増幅器24により増幅するステップS102と、チョッパースイッチ部23のチョッパー駆動に同期して動作し、差動増幅器24の出力を積分器25により加算するステップS103を有している。
FIG. 6 is a flowchart for explaining an embodiment of the signal correction method of the magnetic sensor according to the present invention shown in FIG. The signal correction method for the magnetic sensor of the present invention is a signal correction method for the magnetic sensor including the Hall element shown in FIG.
Step S101 for switching the hall driving current between the electrodes of the Hall element 21 by the chopper switch unit 23, Step S102 for amplifying the difference of the output from the chopper switch unit 23 by the differential amplifier 24, and the chopper switch unit 23 There is a step S103 that operates in synchronization with the chopper drive and adds the output of the differential amplifier 24 by the integrator 25.

また、ホール素子が搭載されている基板上の温度を温度センサ26により測定するステップS104と、ホール素子21の定電流感度の温度比例係数を温度比例係数記憶部28により記憶するステップS105と、ホール素子21の定電流感度の絶対値を磁気感度記憶部29により記憶するステップS106とを有している。
また、温度比例係数記憶部28から得られる信号βと磁気感度記憶部29から得られる信号SI25と温度センサ26から得られる信号Tとを用いてホール素子21の出力の補正信号β(T)を補正信号生成部30により生成するステップS107と、補正信号生成部30から得られる信号β(T)を用いてホール素子21の出力信号を信号補正部31により補正するステップS108とを有している。
Further, step S104 for measuring the temperature on the substrate on which the hall element is mounted by the temperature sensor 26, step S105 for storing the temperature proportional coefficient of the constant current sensitivity of the hall element 21 by the temperature proportional coefficient storage unit 28, and hall Step S106 for storing the absolute value of the constant current sensitivity of the element 21 by the magnetic sensitivity storage unit 29.
Further, a correction signal β (T) of the output of the Hall element 21 is obtained by using the signal β obtained from the temperature proportional coefficient storage unit 28, the signal SI25 obtained from the magnetic sensitivity storage unit 29, and the signal T obtained from the temperature sensor 26. Step S107 generated by the correction signal generation unit 30 and Step S108 of correcting the output signal of the Hall element 21 by the signal correction unit 31 using the signal β (T) obtained from the correction signal generation unit 30. .

以下に説明する各信号補正方法としては、なるべく簡易であるほど回路規模も小さく、EEPROMも少なくてすみ、コストを抑えることができる。なお、以下に説明する信号補正は、ホール起電力に基づく物理量を補正することも含むものとする。つまり、このホール起電力に基づく物理量とは、ホール起電力信号V、定電流感度SI(T)、ホール駆動電流I、磁場B及び各物理量に比例した量を含むことができるものである。 As each signal correction method described below, the simpler as possible, the smaller the circuit scale and the fewer the EEPROM, and the cost can be reduced. The signal correction described below includes correction of a physical quantity based on Hall electromotive force. That is, the physical quantity based on the Hall electromotive force can include a Hall electromotive force signal V H , constant current sensitivity SI (T), Hall drive current I H , magnetic field B, and an amount proportional to each physical quantity. .

図7は、図5に示した本発明に係る磁気センサの信号補正方法の実施例1を説明するためのフローチャートを示す図で、補正係数の決定と補正の流れを示している。本実施例1では、出荷前検査にて、25℃と150℃で定電流感度を測定し、2点直線近似を行って補正する方法を採用する。また、本実施例1における磁気センサの信号補正方法は、出荷前のテスト(出力検査)を行う工程(A)と磁場測定時に実行する工程(B)とがある。   FIG. 7 is a flowchart for explaining the first embodiment of the signal correction method of the magnetic sensor according to the present invention shown in FIG. 5, and shows the flow of determination of correction coefficients and correction. In the first embodiment, a constant current sensitivity is measured at 25 ° C. and 150 ° C. in a pre-shipment inspection, and a two-point linear approximation method is used for correction. Further, the signal correction method of the magnetic sensor in the first embodiment includes a step (A) for performing a test (output inspection) before shipment and a step (B) for performing the magnetic field measurement.

出荷前のテストを行う工程(A)は、まず、第1の温度25℃の第1の定電流感度SI25を測定する(ステップS1)。次に、第2の温度150℃の第2の定電流感度SI150を測定する(ステップS2)。次に、第1の定電流感度SI25と第2の定電流感度SI150とから傾きβを算出する(ステップS3)。次に、傾きβを温度比例係数記憶部28に記憶する(ステップS4)。次に、第1の定電流感度SI25を磁気感度記憶部29に記憶する(ステップS5)。   In the step (A) for performing the test before shipment, first, the first constant current sensitivity SI25 at the first temperature of 25 ° C. is measured (step S1). Next, the second constant current sensitivity SI150 at the second temperature of 150 ° C. is measured (step S2). Next, the slope β is calculated from the first constant current sensitivity SI25 and the second constant current sensitivity SI150 (step S3). Next, the inclination β is stored in the temperature proportional coefficient storage unit 28 (step S4). Next, the first constant current sensitivity SI25 is stored in the magnetic sensitivity storage unit 29 (step S5).

磁場測定時に実行する工程(B)は、まず、温度センサ26で温度Tを測定する(ステップS6)。次に、温度TをAD変換する(ステップS7)。次に、補正信号生成部30で補正係数β(T)を生成する(ステップS8)。次に、補正係数β(T)を用いて信号補正部31でホール素子21の出力信号を補正する(ステップS9)。
つまり、磁場測定時に実行する工程(B)においては、温度センサ26の出力と、ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、補正信号生成部30でホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップと、次に、補正信号を用いて信号補正部31でホール素子の出力信号を補正するステップとを有している。
また、25℃と150℃の定電流感度からβは、数式(6)のように算出することができる。
In the step (B) executed at the time of magnetic field measurement, first, the temperature T is measured by the temperature sensor 26 (step S6). Next, the temperature T is AD converted (step S7). Next, the correction signal generator 30 generates a correction coefficient β (T) (step S8). Next, the signal correction unit 31 corrects the output signal of the Hall element 21 using the correction coefficient β (T) (step S9).
That is, in the step (B) executed at the time of magnetic field measurement, a correction signal for correcting the output of the Hall element by the correction signal generation unit 30 based on the output of the temperature sensor 26 and the information on the temperature characteristics of the Hall element. And a step of correcting the output signal of the Hall element by the signal correction unit 31 using the correction signal.
Further, β can be calculated from the constant current sensitivity at 25 ° C. and 150 ° C. as shown in Equation (6).

Figure 0006243724
Figure 0006243724

また、補正信号生成部30で生成するβ(T)は、数式(7)で求めることができる。さらに、出力信号であるF(B)は、数式(8)で求めることができる。

Figure 0006243724
Further, β (T) generated by the correction signal generation unit 30 can be obtained by Expression (7). Further, F (B) that is an output signal can be obtained by Expression (8).
Figure 0006243724

Figure 0006243724
Figure 0006243724

仮に、定電流感度の温度特性が、温度に対して線形だった場合、出力信号F(B)は、数式(9)のように、磁場Bに比例した値かつ定電流感度に依存しない値になる。ゆえに、ホール素子の定電流感度SIのバラツキによらずに、精度良く磁場Bを算出することができる。

Figure 0006243724
If the temperature characteristic of the constant current sensitivity is linear with respect to the temperature, the output signal F (B) is a value proportional to the magnetic field B and a value that does not depend on the constant current sensitivity as shown in Equation (9). Become. Therefore, the magnetic field B can be calculated with high accuracy regardless of variations in the constant current sensitivity SI of the Hall elements.
Figure 0006243724

なお、上記数式(7)〜(9)では、温度25℃を基準として、β(T)、S(T)、SI(T)、F(B)を算出しているが、25℃に限らず任意の温度を基準の温度としてよい。
n型不純物濃度の異なるホール素子を用いて、図5に示したブロック構成図及び図7に示した信号補正方法を実施し、補正残り誤差を求めた結果が図8である。なお、図8で用いたホール素子の分布深さDは10μm以上である。
In the above formulas (7) to (9), β (T), S (T), SI (T), and F (B) are calculated based on a temperature of 25 ° C., but the temperature is limited to 25 ° C. Any temperature may be used as the reference temperature.
FIG. 8 shows the result of calculating the residual correction error by performing the signal correction method shown in the block diagram of FIG. 5 and FIG. 7 using Hall elements having different n-type impurity concentrations. In addition, the distribution depth D of the Hall element used in FIG. 8 is 10 μm or more.

図8は、n型不純物濃度に対する補正残り誤差の関係を示す図である。
現在、高精度な磁気センサとして市販されているものは、補正残り誤差が1.8〜2.0%程度である。今後、より高精度な磁気センサに求められる補正残り誤差は1.0%程度となると考えられる。図8に示す結果から、図5に示したブロック構成図及び図7に示した信号補正方法を用いて、磁場Bを算出したときの結果が誤差1%以下となるのは、n型不純物濃度が3.0×1014<N<1.0×1016(atoms/cm)の時であることが分かる。つまり、n型不純物濃度が3.0×1014<N<1.0×1016(atoms/cm)の領域のホール素子の磁気感度は、温度に対して線形性が強い。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship of the residual correction error with respect to the n-type impurity concentration.
Currently, a commercially available high-precision magnetic sensor has a residual correction error of about 1.8 to 2.0%. In the future, it is considered that the remaining correction error required for a more accurate magnetic sensor is about 1.0%. From the results shown in FIG. 8, the error when the magnetic field B is calculated using the block configuration diagram shown in FIG. 5 and the signal correction method shown in FIG. Is 3.0 × 10 14 <N <1.0 × 10 16 (atoms / cm 3 ). That is, the magnetic sensitivity of the Hall element in the region where the n-type impurity concentration is 3.0 × 10 14 <N <1.0 × 10 16 (atoms / cm 3 ) is highly linear with respect to temperature.

n型不純物濃度1.0×1016(atoms/cm)以上のホール素子を用いて誤差を1%以下にする必要がある場合、直線近似では補正残り誤差が大きいため、上述した特許文献3に示すような、多温度で出荷前に測定を行い、多数の温度領域の折れ線近似といった補正が必要になる。多温度での出荷前測定はテストコストの増加につながり、多数の温度領域の折れ線近似は回路規模の増加につながる。 When it is necessary to reduce the error to 1% or less by using a Hall element having an n-type impurity concentration of 1.0 × 10 16 (atoms / cm 3 ) or more, the correction residual error is large in the linear approximation. As shown in FIG. 5, it is necessary to perform measurement before shipment at a plurality of temperatures, and to perform correction such as polygonal line approximation in many temperature regions. Pre-shipment measurement at multiple temperatures leads to an increase in test costs, and a polyline approximation in many temperature regions leads to an increase in circuit scale.

ここでn型不純物濃度を3.0×1014<N<1.0×1016(atoms/cm)とすることで、ホール素子の磁気感度が、温度に対して線形性が強くなる理由を説明する。ホール素子の磁気感度は、数式(10)で表すことができる。

Figure 0006243724
The reason why the n-type impurity concentration is 3.0 × 10 14 <N <1.0 × 10 16 (atoms / cm 3 ) so that the magnetic sensitivity of the Hall element is more linear with respect to temperature. Will be explained. The magnetic sensitivity of the Hall element can be expressed by Equation (10).
Figure 0006243724

Gは形状ファクターと呼ばれ、ホール素子のレイアウトで決まるパラメータである。γH(T)はホール散乱係数、d(T)はホール素子の実効的な厚み、n(T)は伝導帯のキャリア密度、qは電子の電荷である。ホール素子の磁気感度が2次特性を示す理由は、伝導帯のキャリア密度n(T)が2次特性を示すためであるが、n型不純物濃度を薄くすることによって、n(T)の影響を小さくするが出来る。n型不純物濃度を薄くするとn(T)の影響が小さくなり、ホール散乱係数γH(T)の影響が支配的となる。ホール散乱係数γH(T)は線形性が強いため、結果、n型不純物濃度を薄くすることによって、ホール素子の磁気感度の線形性を向上することができる。   G is called a shape factor, and is a parameter determined by the layout of the Hall elements. γH (T) is the Hall scattering coefficient, d (T) is the effective thickness of the Hall element, n (T) is the carrier density of the conduction band, and q is the charge of the electrons. The reason why the magnetic sensitivity of the Hall element exhibits the secondary characteristic is that the carrier density n (T) of the conduction band exhibits the secondary characteristic, but the influence of n (T) is reduced by reducing the n-type impurity concentration. Can be reduced. When the n-type impurity concentration is reduced, the influence of n (T) is reduced, and the influence of the hole scattering coefficient γH (T) becomes dominant. Since the Hall scattering coefficient γH (T) is highly linear, as a result, the linearity of the magnetic sensitivity of the Hall element can be improved by reducing the n-type impurity concentration.

n型不純物濃度を3.0×1014<N<1.0×1016(atoms/cm)とすることで、補正残り誤差が1.0%になることを示した。しかし、n型不純物濃度を低濃度にすることで、空乏層の影響が大きくなる。ホール素子は、n型不純物領域の周りをp型不純物領域で囲む構造のため、感磁部の周囲各方向にnp接続領域があり、空乏層が発生する。空乏層は濃度の薄い領域に広がるため、感磁部のn型不純物濃度を薄くすることで、空乏層影響が大きくなる。 It was shown that when the n-type impurity concentration is 3.0 × 10 14 <N <1.0 × 10 16 (atoms / cm 3 ), the correction residual error is 1.0%. However, the effect of the depletion layer is increased by reducing the n-type impurity concentration. Since the Hall element has a structure in which the periphery of the n-type impurity region is surrounded by the p-type impurity region, there are np connection regions in each direction around the magnetic sensing portion, and a depletion layer is generated. Since the depletion layer extends to a region having a low concentration, the influence of the depletion layer is increased by reducing the n-type impurity concentration of the magnetosensitive portion.

図9は、ホール素子の動作時の概略断面図で、n型不純物領域における分布深さと空乏層との関係を示す図である。図中符号4は空乏層を示している。特に、図9に示したn型不純物領域2の深い部分の影響が大きい。定電流感度は、式(10)で示している通り、図9に示したホール厚dに逆比例する。ホール厚dは、n型不純物濃度の分布深さDから空乏層4の厚みを引いた部分となる。つまり、空乏層4が大きくなれば、ホール厚dは小さくなり、空乏層4が小さくなると、ホール厚dが大きくなる。   FIG. 9 is a schematic cross-sectional view during the operation of the Hall element, showing the relationship between the distribution depth in the n-type impurity region and the depletion layer. Reference numeral 4 in the figure indicates a depletion layer. In particular, the influence of the deep portion of the n-type impurity region 2 shown in FIG. The constant current sensitivity is inversely proportional to the hole thickness d shown in FIG. 9, as shown by the equation (10). The hole thickness d is a portion obtained by subtracting the thickness of the depletion layer 4 from the distribution depth D of the n-type impurity concentration. That is, the hole thickness d decreases as the depletion layer 4 increases, and the hole thickness d increases as the depletion layer 4 decreases.

駆動方法によっても、空乏層4の影響は異なるが、最も一般的に使用される駆動方法である図1を用いた場合を考える。温度が上がると、ホール素子の抵抗値は上がる。図1の定電流駆動の場合、ホール素子の抵抗値が上がるにつれて、図1のB点の電位は下がる。
ホール素子の感磁部の平均電位は、図1のA点とB点の電位の平均と考えればよいため、温度が上がるにつれて、感磁部の平均電位は下がることになる。空乏層4は、np接続領域に発生し、空乏層4の幅はn領域の電位とp領域の電位の差で決まる。
Although the influence of the depletion layer 4 is different depending on the driving method, the case of using FIG. 1 which is the most commonly used driving method will be considered. As the temperature increases, the resistance value of the Hall element increases. In the case of constant current driving in FIG. 1, the potential at point B in FIG. 1 decreases as the resistance value of the Hall element increases.
Since the average potential of the magnetic sensing portion of the Hall element may be considered as the average of the potentials at points A and B in FIG. 1, the average potential of the magnetic sensing portion decreases as the temperature increases. The depletion layer 4 is generated in the np connection region, and the width of the depletion layer 4 is determined by the difference between the potential of the n region and the potential of the p region.

図9に示したn型不純物領域2の深い部分の場合、p領域はSi基板の電位であり、温度によらずGND(0V)である。n領域は感磁部の平均電位であり、温度によって変化する。つまり、n領域の電位とp領域の電位の差が温度によって変化するため、空乏層4の幅も温度によって変化する。空乏層4の幅が温度によって変化するため、ホール厚dも温度によって変化する。ゆえに、定電流感度もホール厚dの温度依存性の影響を受ける。   In the case of a deep portion of the n-type impurity region 2 shown in FIG. 9, the p region is the potential of the Si substrate and is GND (0 V) regardless of the temperature. The n region is an average potential of the magnetosensitive portion and changes depending on the temperature. That is, since the difference between the potential of the n region and the potential of the p region varies with temperature, the width of the depletion layer 4 also varies with temperature. Since the width of the depletion layer 4 varies with temperature, the hole thickness d also varies with temperature. Therefore, the constant current sensitivity is also affected by the temperature dependence of the hole thickness d.

仮に、十分にn型不純物領域2の分布深さDが大きい場合、空乏層4の幅が変化してもホール厚dはほとんど影響を受けることはないが、分布深さDが小さい場合、空乏層4の変化によってホール厚dが変化し、定電流感度の温度に対する線形性を低下させる要因となる。
仕様の温度範囲が−40〜150℃である製品の温度補正を、2点の線形近似で行う場合、一般的に2種類あり、−40℃と150℃の2点を測定して線形近似する場合と、室温付近である25℃と150℃の2点を測定して線形近似する場合である。−40℃と150℃の2点を測定して線形近似したほうが、仕様の温度全範囲の高精度な磁場検出を実現できる。一方、25℃と150℃の2点を測定して線形近似したほうが、冷却が不要なため低コストになる。
If the distribution depth D of the n-type impurity region 2 is sufficiently large, the hole thickness d is hardly affected even if the width of the depletion layer 4 is changed, but if the distribution depth D is small, the depletion is not caused. The hole thickness d changes due to the change of the layer 4, which causes a decrease in linearity of the constant current sensitivity with respect to temperature.
When the temperature correction of a product whose specification temperature range is −40 to 150 ° C. is performed by two-point linear approximation, there are generally two types, and linear approximation is performed by measuring two points of −40 ° C. and 150 ° C. And a case where two points of 25 ° C. and 150 ° C. near room temperature are measured and linear approximation is performed. Measuring the two points of −40 ° C. and 150 ° C. and performing linear approximation can realize high-precision magnetic field detection over the entire temperature range of the specification. On the other hand, if two points of 25 ° C. and 150 ° C. are measured and linearly approximated, cooling is not required and the cost is reduced.

−40℃と150℃の2点を測定して線形近似したときに、補正残り誤差が1%以下となる領域を求めた。その領域は数式(11)で表される。この範囲にn型不純物領域の濃度Nと分布深さDをすることで、線形近似によって、高精度な磁場の検出を実現することができる。   When the two points of −40 ° C. and 150 ° C. were measured and linearly approximated, a region where the correction residual error was 1% or less was obtained. The area is expressed by Equation (11). By setting the concentration N and the distribution depth D of the n-type impurity region in this range, it is possible to realize high-precision magnetic field detection by linear approximation.

Figure 0006243724
Figure 0006243724

さらに、25℃と150℃の2点を測定して線形近似したときに、補正残り誤差が1%以下となる領域を求めた。その領域は数式(12)で表される。この範囲にn型不純物領域の濃度Nと分布深さDをすることで、線形近似によって、高精度な磁場の検出を実現することができる。数式(12)の領域は、数式(11)の領域に比べて小さい。数式(12)の領域にすることで、より低コストに高精度な磁場の検出を実現することができる。   Furthermore, when two points of 25 ° C. and 150 ° C. were measured and linearly approximated, a region where the residual correction error was 1% or less was obtained. The area is expressed by Equation (12). By setting the concentration N and the distribution depth D of the n-type impurity region in this range, it is possible to realize high-precision magnetic field detection by linear approximation. The area of the formula (12) is smaller than the area of the formula (11). By using the area of the formula (12), it is possible to realize high-precision magnetic field detection at a lower cost.

Figure 0006243724
Figure 0006243724

上述した範囲の中と外の結果の具体例を示す(例6;表1〜表19)。
図10は、分布深さDとn型不純物領域濃度Nとの関係を示す図である。表1〜表19に示したa〜sの不純物濃度N及び分布深さDは、図10中のa〜sに対応する。表1〜表19の1列目が温度、2列目が補正前の定電流感度(25℃規格化)、3列目が−40度と150度の2温度で磁気感度を測定した結果から得られる定電流感度の温度比例係数を用いて補正前の定電流感度を補正した後の定電流感度、4列目が25度と150度の2温度で磁気感度を測定した結果から得られる定電流感度の温度比例係数を用いて補正前の定電流感度を補正した後の定電流感度である。
Specific examples of results within and outside the above range are shown (Example 6; Tables 1 to 19).
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the distribution depth D and the n-type impurity region concentration N. In FIG. The impurity concentration N and the distribution depth D of a to s shown in Tables 1 to 19 correspond to a to s in FIG. In Tables 1 to 19, the first row is the temperature, the second row is the constant current sensitivity before correction (25 ° C. standardization), the third row is the result of measuring the magnetic sensitivity at two temperatures of −40 degrees and 150 degrees. The constant current sensitivity after correction of the constant current sensitivity before correction using the temperature proportionality coefficient of the obtained constant current sensitivity is obtained from the result of measuring the magnetic sensitivity at two temperatures of 25 degrees and 150 degrees in the fourth row. It is a constant current sensitivity after correcting the constant current sensitivity before correction using the temperature proportional coefficient of current sensitivity.

なお、表1〜表19中の濃度Nは不純物濃度Nを示し、深さDは分布深さDを示す。
一番下の行は、補正残り誤差を±0%の形で計算した結果となる。
例えば、表1の場合、4列目(25度〜150度線形近似)の最大の磁気感度SIMAXは1.004であり、最小の磁気感度SIMINは0.962である。
従って、補正残り誤差Eは(1.004−0.962)/2となる。
In Tables 1 to 19, the concentration N indicates the impurity concentration N, and the depth D indicates the distribution depth D.
The bottom row shows the result of calculating the residual correction error in the form of ± 0%.
For example, in the case of Table 1, the maximum magnetic sensitivity SI MAX of the fourth column (25 degrees to 150 degrees linear approximation) is 1.004, and the minimum magnetic sensitivity SI MIN is 0.962.
Therefore, the remaining correction error E R is (1.004−0.962) / 2.

まず、a点は、図10からも分かるように、本発明の範囲外の点となる。実際、補正残り誤差を計算すると、±1%以上となっている。同じ濃度Nで、深さを倍にした点がb点となる。−40〜150℃で線形近似した場合、25〜150℃で線形近似した場合、共に±1%以下となっている。
次に、c点〜e点は、同じ濃度Nで、分布深さDを変えたときの結果であり、c点は範囲外、d点は数式(11)の範囲内、e点は数式(12)の範囲内である。補正残り誤差は、c点では±1%以上、d点では−40〜150℃で線形近似した場合±1%以下、e点では25〜150℃で線形近似した場合も±1%以下となっている。
First, point a is outside the scope of the present invention, as can be seen from FIG. Actually, when the residual correction error is calculated, it is ± 1% or more. A point where the depth is doubled at the same density N is point b. When linear approximation is performed at -40 to 150 ° C, both are ± 1% or less when linear approximation is performed at 25 to 150 ° C.
Next, the points c to e are the results when the distribution depth D is changed with the same concentration N. The point c is out of the range, the point d is within the range of the equation (11), and the point e is the equation ( 12). The remaining correction error is ± 1% or more at point c, ± 1% or less when linearly approximated at −40 to 150 ° C. at point d, and ± 1% or less when linearly approximated at 25 to 150 ° C. at point e. ing.

f点では、−40〜150℃で線形近似した場合、補正残り誤差が1%以下となっているが、25〜150℃で線形近似した場合、補正残り誤差が1%以上となっている。
次に、g点は本発明の範囲外の点となる。補正残り誤差を計算すると、±1%以上となっている。h点は補正残り誤差を計算すると、±1%以上となっていることがわかる。i点は、h点の濃度Nを少し濃くしたものである。補正残り誤差を計算すると、−40〜150℃で線形近似した場合に、±1%以下となっている。j点は補正残り誤差を計算すると、−40〜150℃で線形近似した場合、25〜150℃で線形近似した場合、共に±1%以下となっていることがわかる。
At the point f, when linear approximation is performed at −40 to 150 ° C., the remaining correction error is 1% or less, but when linear approximation is performed at 25 to 150 ° C., the remaining correction error is 1% or more.
Next, the point g falls outside the scope of the present invention. When the remaining correction error is calculated, it is ± 1% or more. When the correction remaining error is calculated at the point h, it can be seen that it is ± 1% or more. The point i is obtained by slightly increasing the density N at the point h. When the residual correction error is calculated, it is ± 1% or less when linear approximation is performed at −40 to 150 ° C. When the correction residual error is calculated for the j point, it can be seen that when linear approximation is performed at −40 to 150 ° C., when linear approximation is performed at 25 to 150 ° C., both are ± 1% or less.

k点及びL点は、最も分布深さDが大きく、濃度が薄い領域における本発明内(L)外(k)の点となっていることがわかる。
m〜o点は、本発明範囲内の濃度Nが濃い側の点となる。表13〜15に示したとおり、補正残り誤差が±1%以下となっている。
さらに、p〜s点は、本発明外の濃度Nが濃い側の点となる。表16〜表19に示したとおり、補正残り誤差は±1%よりより大きい。
It can be seen that the k point and the L point are points within the present invention (L) and outside (k) in the region where the distribution depth D is the largest and the density is low.
The points m to o are points on the dark side where the concentration N is within the range of the present invention. As shown in Tables 13 to 15, the remaining correction error is ± 1% or less.
Further, the points p to s are points on the side where the concentration N outside the present invention is deep. As shown in Tables 16 to 19, the remaining correction error is greater than ± 1%.

以上の結果のように、数式(11)及び数式(12)の範囲内と外で、線形近似した後の補正残り誤差に差が生まれていることがわかる。   As shown in the above results, it can be seen that there is a difference in the residual correction error after linear approximation within and outside the ranges of the formulas (11) and (12).

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上記で説明したように、n型不純物領域とp型不純物領域が接する部分の空乏層影響は小さい方が好ましい。同様に、ホール素子表面における空乏層影響も小さい、もしくは空乏層がないほうが望ましい。
図11は、ホール素子の動作時の概略断面図である。図11に示すように、ホール素子の表面には、さらに上の層との絶縁のためにカバー層が設けられる。ホール厚dの値をなるべく大きくするためには、このカバー層とn型不純物領域の接続部分では空乏層影響が小さいことが求められる。そのため、カバー層としてはシリコン酸化物であることが望ましい。シリコン酸化物以外でも絶縁さえできればカバー層としての目的は達せられるが、空乏層が発生するとホール厚dは小さくなる。カバー層とn型不純物領域の接続部分に大きな空乏層が発生する場合、空乏層がない時と同じホール厚dにするためには、分布深さDを大きな値にする必要がある。そのため、空乏層が発生しないシリコン酸化物が、ホール素子のカバー層として望ましい。
As described above, it is preferable that the influence of the depletion layer on the portion where the n-type impurity region and the p-type impurity region are in contact is small. Similarly, it is desirable that the influence of the depletion layer on the surface of the Hall element is small or there is no depletion layer.
FIG. 11 is a schematic sectional view of the Hall element during operation. As shown in FIG. 11, a cover layer is provided on the surface of the Hall element for insulation from the upper layer. In order to increase the value of the hole thickness d as much as possible, the influence of the depletion layer is required to be small at the connection portion between the cover layer and the n-type impurity region. Therefore, the cover layer is preferably silicon oxide. The purpose of the cover layer can be achieved if insulation other than silicon oxide can be achieved, but if the depletion layer is generated, the hole thickness d is reduced. When a large depletion layer is generated at the connection portion between the cover layer and the n-type impurity region, the distribution depth D needs to be set to a large value in order to obtain the same hole thickness d as when there is no depletion layer. Therefore, silicon oxide that does not generate a depletion layer is desirable as the cover layer of the Hall element.

また、n型不純物領域は一般的に、エピタキシャル成長、もしくはシリコン基板に打ち込んだインプラントの熱拡散によって形成される。両方法ともに、分布深さDを大きな値とするには、製造時間を長くする必要がある。
インプラントの熱拡散は、インプラントの種類と加熱温度および加熱時間で決まる。インプラントの種類は、n型不純物としてはP(リン)が一般的ではあるが、ドナーとなる材料であればこれに限らない。一般的な製造方法を用いた場合、加熱時間を1500分程度にすると分布深さは15μm程度となる。
The n-type impurity region is generally formed by epitaxial growth or thermal diffusion of an implant implanted in a silicon substrate. In both methods, in order to increase the distribution depth D, it is necessary to lengthen the manufacturing time.
The thermal diffusion of the implant is determined by the type of implant, the heating temperature and the heating time. The type of implant is generally P (phosphorus) as an n-type impurity, but is not limited to this as long as it is a material serving as a donor. When a general manufacturing method is used, if the heating time is about 1500 minutes, the distribution depth is about 15 μm.

加熱時間を長くすることによって、分布深さを深くすることが可能となるが、製造時間の観点から、加熱時間は1500分以下とすることが好ましく、分布深さは15μm以下とすることが好ましい。製造時間の観点から、分布深さDは10μm以下であることが好ましく、9μm以下であることがより好ましく、8μm以下であることが更に好ましく、7μm以下であることが特に好ましい。また、分布深さDは6μm以下であってもよく、5μm以下であってもよい。   By increasing the heating time, the distribution depth can be increased. From the viewpoint of manufacturing time, the heating time is preferably 1500 minutes or less, and the distribution depth is preferably 15 μm or less. . From the viewpoint of manufacturing time, the distribution depth D is preferably 10 μm or less, more preferably 9 μm or less, still more preferably 8 μm or less, and particularly preferably 7 μm or less. Further, the distribution depth D may be 6 μm or less, or 5 μm or less.

また、n型不純物領域とp型不純物領域の間に発生する空乏層が磁気感度に与える影響を小さくするためにも、分布深さDは3μm以上であることが好ましく、4μm以上であることが更に好ましく、5μm以上であることが特に好ましい。
また、ホール素子の周囲のp型不純物領域に使用されるp型不純物としては、B(ボロン)が一般的であるが、アクセプターとなる材料であればこれに限らない。p型不純物領域の不純物濃度については特に限定は無く、一般的な不純物濃度である1.0×1014(atoms/cm)以上1.0×1021(atoms/cm)以下としておけばよい。
In order to reduce the influence of the depletion layer generated between the n-type impurity region and the p-type impurity region on the magnetic sensitivity, the distribution depth D is preferably 3 μm or more, and preferably 4 μm or more. More preferably, it is 5 μm or more.
Further, B (boron) is generally used as the p-type impurity used in the p-type impurity region around the Hall element, but it is not limited to this as long as it is a material serving as an acceptor. The impurity concentration of the p-type impurity region is not particularly limited, and may be 1.0 × 10 14 (atoms / cm 3 ) or more and 1.0 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or less which is a general impurity concentration. Good.

以上の結果から、低コストで高精度な磁気センサを実現するには、数式(3)を満たすn型不純物濃度N及び分布深さDが望ましく、さらに、数式(4)を満たすn型不純物濃度N及び分布深さDはより望ましい。数式(3)と数式(4)で示される範囲を図示したものが、図4となる。図4に示した範囲で作製されたホール素子を、2点温度直線近似などの適切な補正をすることにより、高精度な磁場検出精度を持つ磁気センサを低コストで実現することが可能になる。   From the above results, in order to realize a low-cost and highly accurate magnetic sensor, the n-type impurity concentration N and the distribution depth D that satisfy Equation (3) are desirable, and the n-type impurity concentration that satisfies Equation (4) is also desirable. N and the distribution depth D are more desirable. FIG. 4 illustrates the range represented by the mathematical formulas (3) and (4). By appropriately correcting the Hall element manufactured in the range shown in FIG. 4 such as a two-point temperature linear approximation, it becomes possible to realize a magnetic sensor having high magnetic field detection accuracy at low cost. .

本実施例2は、n型不純物濃度Nと分布深さDの限定と多点補正を行うことで、従来のホール素子と多点補正と比較して、補正後の補正残り誤差を小さくすることができる。
上述した実施例1では、出荷前検査にて、2点直線近似を行って補正する方法を採用した。さらに、高精度な補正が必要な場合、出荷前検査にて、−40℃・25℃・150℃の3点温度で定電流感度を測定し、3点折れ線近似による補正を行うことが有効である。なお、本実施例2における磁気センサを説明するためのブロック構成図は、上述した実施例1と同様である。
In the second embodiment, by limiting the n-type impurity concentration N and the distribution depth D and performing multipoint correction, the correction residual error after correction can be reduced as compared with the conventional Hall element and multipoint correction. Can do.
In the first embodiment described above, a method of correcting by performing a two-point straight line approximation in the pre-shipment inspection is adopted. In addition, when high-precision correction is required, it is effective to measure the constant current sensitivity at three temperatures of -40 ° C, 25 ° C, and 150 ° C during the pre-shipment inspection, and perform correction using the three-point broken line approximation. is there. The block diagram for explaining the magnetic sensor in the second embodiment is the same as that in the first embodiment.

図12は、図5に示した本発明に係る磁気センサの信号補正方法の実施例2を説明するためのフローチャートを示す図で、出荷前検査から補正の流れを示している。本実施例2における磁気センサの信号補正方法は、出荷前のテストを行う工程(A)と磁場測定時に実行する工程(B)とがある。
出荷前のテストを行う工程(A)は、まず、第1の温度25℃の第1の定電流感度SI25を測定する(ステップS11)。次に、第2の温度150℃の第2の定電流感度SI150を測定する(ステップS12)。次に、第3の温度−40℃の第3の定電流感度SI−40を測定する(ステップS13)。次に、第1の定電流感度SI25と第3の定電流感度SI−40とから傾きβ1を算出する(ステップS14)。次に、第1の定電流感度SI25と第2の定電流感度SI150とから傾きβ2を算出する(ステップS15)。次に、傾きβ1及び傾きβ2を温度比例係数記憶部28に記憶する(ステップS16)。次に、第1の定電流感度SI25を磁気感度記憶部29に記憶する(ステップS17)。
FIG. 12 is a flowchart for explaining the second embodiment of the signal correction method of the magnetic sensor according to the present invention shown in FIG. 5, and shows a flow of correction from inspection before shipment. The signal correction method for the magnetic sensor in the second embodiment includes a step (A) for performing a test before shipment and a step (B) for performing the magnetic field measurement.
In the step (A) for performing the test before shipment, first, the first constant current sensitivity SI25 at the first temperature of 25 ° C. is measured (step S11). Next, the second constant current sensitivity SI150 at the second temperature of 150 ° C. is measured (step S12). Next, a third constant current sensitivity SI-40 at a third temperature of −40 ° C. is measured (step S13). Next, the slope β1 is calculated from the first constant current sensitivity SI25 and the third constant current sensitivity SI-40 (step S14). Next, the slope β2 is calculated from the first constant current sensitivity SI25 and the second constant current sensitivity SI150 (step S15). Next, the inclination β1 and the inclination β2 are stored in the temperature proportional coefficient storage unit 28 (step S16). Next, the first constant current sensitivity SI25 is stored in the magnetic sensitivity storage unit 29 (step S17).

磁場測定時に実行する工程(B)は、まず、温度センサ26で温度Tを測定する(ステップS18)。次に、温度TをAD変換する(ステップS19)。次に、補正信号生成部30で補正係数β(T)を生成する(ステップS20)。次に、補正係数β(T)を用いて信号補正部31でホール素子21の出力信号を補正する(ステップS21)。
つまり、磁場測定時に実行する工程(B)においては、まず、温度センサ26でホール素子の温度特性に関する情報を取得するステップと、次に、温度センサ26の出力と、ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、補正信号生成部30でホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップと、次に、補正信号を用いて信号補正部31でホール素子の出力信号を補正するステップとを有している。
In the step (B) executed at the time of magnetic field measurement, first, the temperature T is measured by the temperature sensor 26 (step S18). Next, the temperature T is AD converted (step S19). Next, the correction signal generator 30 generates a correction coefficient β (T) (step S20). Next, the signal correction unit 31 corrects the output signal of the Hall element 21 using the correction coefficient β (T) (step S21).
That is, in the step (B) executed at the time of magnetic field measurement, first, the step of acquiring information on the temperature characteristics of the Hall element by the temperature sensor 26, and then the output of the temperature sensor 26 and the information on the temperature characteristics of the Hall element. And a step of generating a correction signal for correcting the output of the Hall element by the correction signal generation unit 30, and a step of correcting the output signal of the Hall element by the signal correction unit 31 using the correction signal, have.

つまり、図12の補正係数演算ブロックにて算出するβ及びβは、数式(12)で求めることができる。 That is, β 1 and β 2 calculated in the correction coefficient calculation block of FIG. 12 can be obtained by Expression (12).

Figure 0006243724
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図13は、n型不純物濃度に対する補正残り誤差の関係を示す図で、3点折れ線近似で補正した後の補正残り誤差(3点折れ線近似誤差)を求めた結果を示している。n型不純物濃度Nが7.0×1014<N<1.0×1016(atoms/cm)の時、補正残り誤差を0.2%にまで小さくすることができる。
空乏層領域を考慮した場合の分布深さDの領域は、上述した実施例1と同じであるため、3点折れ線近似を用いて、高精度な磁場検出精度を持つ磁気センサを実現するには、数式(3)を満たすn型不純物濃度N及び分布深さDが望ましく、さらに、数式(4)を満たすn型不純物濃度N及び分布深さDはより望ましい。範囲を図示したものが上述した図4となる。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship of the residual correction error with respect to the n-type impurity concentration, and shows the result of obtaining the residual correction error (three-point broken line approximation error) after correction by the three-point broken line approximation. When the n-type impurity concentration N is 7.0 × 10 14 <N <1.0 × 10 16 (atoms / cm 3 ), the remaining correction error can be reduced to 0.2%.
Since the region of the distribution depth D when the depletion layer region is taken into consideration is the same as that of the first embodiment described above, a magnetic sensor having a high magnetic field detection accuracy can be realized using the three-point broken line approximation. The n-type impurity concentration N and the distribution depth D that satisfy Equation (3) are desirable, and the n-type impurity concentration N and the distribution depth D that satisfy Equation (4) are more desirable. FIG. 4 illustrates the range.

また、定電流感度は、n型不純物濃度Nを薄くしていくと、低温における2次の温度特性が減少する変わりに、高温における2次の温度特性が相対的に見えやすくなる傾向がある。高温における2次の温度特性をさらに精度良く補正するためには、3点以上の多点補正とするとよりよい。n型不純物濃度Nが濃いときと比べて、数式(3)又は数式(4)に示したn型不純物濃度の範囲の場合、多点補正後の補正誤差は小さくなり、より高精度な磁気センサを実現することが可能になる。   In addition, as the constant current sensitivity is decreased, the secondary temperature characteristic at a high temperature tends to be relatively visible instead of decreasing the secondary temperature characteristic at a low temperature as the n-type impurity concentration N is decreased. In order to correct the secondary temperature characteristic at a high temperature with higher accuracy, it is better to perform multipoint correction of three or more points. Compared to the case where the n-type impurity concentration N is high, the correction error after multipoint correction is smaller in the range of the n-type impurity concentration shown in Equation (3) or Equation (4), and a more accurate magnetic sensor. Can be realized.

上述した実施例1及び2においては、4Phaseチョッパー駆動の例を示したが、本実施例3では、2Phaseチョッパー駆動の例を示している。この2Phaseチョッパー駆動にすると、残留オフセットが増加する。残留オフセットを低減できる分布深さDを規定(D≧4μm)したものである。
つまり、上述した実施例1及び実施例2では、4Phaseチョッパー駆動によってオフセットを動的に除去した例を示したが、電流センサなどの高速応答性が求められる場合に2Phaseチョッパー駆動が用いられる。2Phaseチョッパー駆動は、4Phaseチョッパー駆動と比較して1サイクルの測定時間が短いため、応答性に優れている。
In the first and second embodiments described above, an example of 4 Phase chopper driving is shown, but in this third embodiment, an example of 2 Phase chopper driving is shown. When this 2 Phase chopper drive is used, the residual offset increases. The distribution depth D that can reduce the residual offset is defined (D ≧ 4 μm).
That is, in the first embodiment and the second embodiment described above, an example is shown in which the offset is dynamically removed by 4 Phase chopper driving. However, when high speed response such as a current sensor is required, 2 Phase chopper driving is used. The 2 Phase chopper drive has excellent responsiveness because the measurement time for one cycle is shorter than that of the 4 Phase chopper drive.

2Phaseチョッパー駆動の1例を示すと、Phase1にて電極1から電極3にホール駆動電流を流し、電極2−電極4を差動増幅器に接続、Phase2にて電極2から電極4にホール駆動電流を流し、電極3−電極1を差動増幅器に接続するという駆動手順になる。   An example of 2 Phase chopper drive is as follows: a Hall drive current is passed from electrode 1 to electrode 3 in Phase 1, an electrode 2-electrode 4 is connected to a differential amplifier, and a Hall drive current is passed from electrode 2 to electrode 4 in Phase 2. The driving procedure is to connect the electrode 3-electrode 1 to the differential amplifier.

Figure 0006243724
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2Phaseチョッパー駆動でもオフセットを除去することはできるが、オフセットの除去効果は4Phaseチョッパー駆動と比較すると劣る。2Phaseチョッパー駆動後に残る残留オフセットを低減する方法として、インプラの拡散時間を長くしn型不純物領域のインプラの均一性を上げる方法がある。インプラの拡散時間を長くすると、n型不純物領域の分布深さDは大きくなる。   Although the offset can be removed even by the 2Phase chopper drive, the effect of removing the offset is inferior to that of the 4Phase chopper drive. As a method of reducing the residual offset remaining after driving the 2 Phase chopper, there is a method of increasing the diffusion time of the implant and increasing the uniformity of the implant in the n-type impurity region. Increasing the diffusion time of the implantation increases the distribution depth D of the n-type impurity region.

図14は、実施例3における分布深さと残留オフセットのバラツキとの関係を示す図である。分布深さD4μm以下において、2Phaseチョッパー時の残留オフセットのバラツキが急激に増加していることがわかる。そのため、2Phaseチョッパー駆動時は、数式(15)を満たすn型不純物濃度及び分布深さにすることが望ましい。
図15は、分布深さとn型不純物領域濃度との関係を示す図で、数式(15)に示す範囲を図示した図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating the relationship between the distribution depth and the residual offset variation in the third embodiment. It can be seen that, when the distribution depth is D4 μm or less, the variation in the residual offset at the time of the 2 Phase chopper increases rapidly. For this reason, it is desirable that the n-type impurity concentration and distribution depth satisfy Equation (15) when the 2 Phase chopper is driven.
FIG. 15 is a diagram illustrating the relationship between the distribution depth and the n-type impurity region concentration, and is a diagram illustrating the range represented by Equation (15).

Figure 0006243724
Figure 0006243724

上述した実施例1においては、2点線形補正(傾きβをサンプルごとに算出)するものであったが、本実施例4は、1点補正+定電流感度の温度に対する傾きβの代表値で補正(サンプルごとに算出するのは1点のみ)するものである。本実施例4は、上述した実施例1に比べて磁場検出精度は劣るが、低コストが実現できる。
従来のホール素子のn型不純物濃度と分布深さでは、傾きβの代表値で補正すると、補正残り誤差が大きかったが、本発明のホール素子の範囲の場合、傾きβの代表値で補正しても補正残り誤差が大きくない。
In the first embodiment described above, the two-point linear correction is performed (inclination β is calculated for each sample). However, the fourth embodiment is a representative value of the inclination β with respect to the temperature of the one-point correction + constant current sensitivity. Correction (only one point is calculated for each sample). The fourth embodiment is inferior in magnetic field detection accuracy to the first embodiment described above, but can achieve low cost.
In the conventional n-type impurity concentration and distribution depth of the Hall element, the correction residual error was large when corrected with the representative value of the slope β. However, in the range of the Hall element of the present invention, the correction was made with the representative value of the slope β. However, the residual correction error is not large.

また、n型不純物濃度N及び分布深さDを数式(3)又は数式(4)の範囲にすることで、1点温度の絶対値補正のみで高精度な磁気センサを実現することも可能となる。なお、本実施例4における磁気センサを説明するためのブロック構成図は、上述した実施例1及び実施例2と同様である。
図16は、図5に示した本発明に係る磁気センサの信号補正方法の実施例4を説明するためのフローチャートを示す図である。本実施例4における磁気センサの信号補正方法は、予め製品の流し込み測定を行い、定電流感度の温度に対する傾きβを決定する工程(A)と各サンプルにおける出荷前のテストを行う工程(B)と磁場測定時に実行する工程(C)とがある。
Further, by setting the n-type impurity concentration N and the distribution depth D in the range of the formula (3) or the formula (4), it is possible to realize a highly accurate magnetic sensor only by correcting the absolute value of one point temperature. Become. The block diagram for explaining the magnetic sensor in the fourth embodiment is the same as in the first and second embodiments described above.
FIG. 16 is a flowchart for explaining the fourth embodiment of the signal correction method of the magnetic sensor according to the present invention shown in FIG. The signal correction method of the magnetic sensor in the fourth embodiment includes a step (A) of measuring a flow rate of a product in advance and determining a slope β of the constant current sensitivity with respect to a temperature and a step of performing a pre-shipment test on each sample (B). And a step (C) executed at the time of magnetic field measurement.

出荷前のテストを行う工程(A)は、まず、第1の温度25℃の第1の定電流感度SI25を測定する(ステップS31)。次に、第2の温度150℃の第2の定電流感度SI150を測定する(ステップS32)。次に、第1の定電流感度SI25と第2の定電流感度SI150とから定電流感度の温度に対する傾きβを算出する(ステップS33)。
各サンプルにおける出荷前のテストを行う工程(B)は、まず、第1の温度25℃の第1の定電流感度SI25を測定する(ステップS34)。次に、第1の定電流感度SI25を磁気感度記憶部29に記憶する(ステップS35)。次に、流し込み測定で得た傾きβを温度比例係数記憶部28に記憶する(ステップS36)。
In the step (A) for performing the test before shipment, first, the first constant current sensitivity SI25 at the first temperature of 25 ° C. is measured (step S31). Next, the second constant current sensitivity SI150 at the second temperature of 150 ° C. is measured (step S32). Next, the slope β of the constant current sensitivity with respect to the temperature is calculated from the first constant current sensitivity SI25 and the second constant current sensitivity SI150 (step S33).
In the step (B) of performing the pre-shipment test on each sample, first, the first constant current sensitivity SI25 at the first temperature of 25 ° C. is measured (step S34). Next, the first constant current sensitivity SI25 is stored in the magnetic sensitivity storage unit 29 (step S35). Next, the gradient β obtained by the flow measurement is stored in the temperature proportional coefficient storage unit 28 (step S36).

磁場測定時に実行する工程(C)は、まず、温度センサ26で温度Tを測定する(ステップS37)。次に、温度TをAD変換する(ステップS38)。次に、補正信号生成部30で補正係数β(T)を演算する(ステップS39)。次に、補正係数β(T)を用いて信号補正部31でホール素子11の出力信号を補正する(ステップS40)。
つまり、磁場測定時に実行する工程においては、まず、温度センサ26でホール素子の温度特性に関する情報を取得するステップと、次に、温度センサ26の出力と、ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、補正信号生成部30でホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップと、次に、補正信号を用いて信号補正部31でホール素子の出力信号を補正するステップとを有している。
In the step (C) executed at the time of magnetic field measurement, first, the temperature T is measured by the temperature sensor 26 (step S37). Next, the temperature T is AD converted (step S38). Next, the correction signal generator 30 calculates a correction coefficient β (T) (step S39). Next, the signal correction unit 31 corrects the output signal of the Hall element 11 using the correction coefficient β (T) (step S40).
That is, in the process executed at the time of magnetic field measurement, first, based on the step of obtaining information on the temperature characteristics of the Hall element by the temperature sensor 26, and then on the output of the temperature sensor 26 and the information on the temperature characteristics of the Hall element. The correction signal generation unit 30 generates a correction signal for correcting the output of the Hall element, and the signal correction unit 31 corrects the output signal of the Hall element using the correction signal. ing.

上述した実施例1では、各サンプルにおいて2点温度の定電流感度を測定し、定電流感度の温度に対する傾きβを算出していたのに対し、本実施例4では、定電流感度の温度に対する傾きβを流し込み結果の代表値を用いて補正する。この場合、βを算出するために、事前の流し込みを行う必要はあるが、各サンプルにおいては1点温度の定電流感度の測定を行うだけでよいため、テストコストを下げることができる。上述した実施例1と比較して、定電流感度の温度に対する傾きβの精度は劣るが、n型不純物濃度N及び分布深さDを数式(3)又は数式(4)の範囲にすることで、傾きβの精度劣化を抑えることができる。   In the first embodiment described above, the constant current sensitivity at the two-point temperature is measured in each sample, and the slope β of the constant current sensitivity with respect to the temperature is calculated. In the fourth embodiment, the constant current sensitivity with respect to the temperature is calculated. The slope β is corrected using the representative value of the flow result. In this case, in order to calculate β, it is necessary to perform inflow in advance. However, since it is only necessary to measure the constant current sensitivity at one point temperature in each sample, the test cost can be reduced. Although the accuracy of the slope β with respect to the temperature of the constant current sensitivity is inferior to that of the first embodiment described above, by setting the n-type impurity concentration N and the distribution depth D within the range of the formula (3) or the formula (4). Therefore, it is possible to suppress deterioration in accuracy of the slope β.

図17は、n型不純物濃度に対する定電流感度の温度特性バラツキの関係を示す図である。各サンプルでβを算出したときと比較して、流し込み結果の代表値βを用いて補正すると精度がどの程度劣化するかを求めた結果を示している。図17の結果から分かるように、n型不純物濃度が1.0×1016(atoms/cm)以上の領域では、急激に精度の劣化が起きるのに対し、n型不純物濃度が1.0×1016(atoms/cm)未満の領域では、精度の劣化が抑えられることがわかる。 FIG. 17 is a diagram showing the relationship of the temperature characteristic variation of the constant current sensitivity with respect to the n-type impurity concentration. Compared with the case where β is calculated for each sample, the results show how much accuracy is deteriorated when correction is made using the representative value β of the flow-in result. As can be seen from the result of FIG. 17, in the region where the n-type impurity concentration is 1.0 × 10 16 (atoms / cm 3 ) or more, the accuracy is rapidly deteriorated, whereas the n-type impurity concentration is 1.0. It can be seen that accuracy degradation is suppressed in a region of less than × 10 16 (atoms / cm 3 ).

つまり、従来では、上述した特許文献3のように、定電流感度の温度特性を多点折れ線近似して精度を確保していたが、n型不純物濃度N及び分布深さDを数式(3)又は数式(4)の範囲にすることで、事前の流し込みによる定電流感度の温度に対する傾きの算出と1点温度の定電流感度の測定のみで精度を確保することが可能になり、低コストで高精度な磁場検出精度を持つ磁気センサを実現することができる。   That is, conventionally, as in Patent Document 3 described above, the temperature characteristics of the constant current sensitivity are approximated by multipoint broken lines to ensure accuracy, but the n-type impurity concentration N and the distribution depth D are expressed by Equation (3). Alternatively, by setting the range of the mathematical formula (4), it becomes possible to ensure the accuracy only by calculating the slope of the constant current sensitivity with respect to the temperature and measuring the constant current sensitivity at one point temperature in advance. A magnetic sensor having high magnetic field detection accuracy can be realized.

なお、上述した実施例1〜4においては、積分器15の後段で補正を行っていたが、積分器15の前段で補正を行ってもよい。また、補正をするための信号を磁気センサICの外部に出力し、IC外部で補正演算を行ってもよい。さらに、磁場Bに比例する信号に対して、補正計算を行えばよいため、定電流感度SIに対して補正、ホール素子の駆動電流Iに対して補正、磁場強度Bに対して補正、磁場強度Bに比例した信号XBに対して補正を行ってもよい。つまり、ホール起電力に基づく物理量を補正をも含むもので、このホール起電力に基づく物理量とは、ホール起電力信号VH、定電流感度SI(T)、ホール駆動電流IH、磁場B及び各物理量に比例した量を含むことができるものである。 In the first to fourth embodiments described above, the correction is performed in the subsequent stage of the integrator 15, but the correction may be performed in the previous stage of the integrator 15. Further, a correction signal may be output outside the magnetic sensor IC and the correction calculation may be performed outside the IC. Furthermore, since the relative signal proportional to the magnetic field B, may be carried out correction calculation, the correction to the constant current sensitivity SI, correction with respect to the drive current I H of the Hall element, the correction to the magnetic field strength B, the magnetic field You may correct | amend with respect to the signal XB proportional to the intensity | strength B. FIG. That is, the physical quantity based on the Hall electromotive force includes correction, and the physical quantity based on the Hall electromotive force includes the Hall electromotive force signal VH, the constant current sensitivity SI (T), the Hall driving current IH, the magnetic field B, and each physical quantity. Can be included in an amount proportional to.

上述したように、本発明のホール素子を用いることにより、p型不純物領域と、p型不純物領域上に設けられ、感磁部として機能するn型不純物領域とを備えるホール素子と、2点以上5点以下の温度において測定されたホール素子の出力から算出されたホール素子の温度特性に関する情報が記憶された温度特性記憶部と、温度センサの出力と、ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成する補正信号生成部と、補正信号生成部が生成する補正信号と、ホール素子の出力信号とが入力され、補正信号に基づいてホール素子の出力信号を補正し、補正したホール素子の出力信号を出力する信号補正部とを備えている磁気センサであって、所定の大きさ、かつ所定の方向の磁場を25度の温度環境下で磁気センサに印加した時に信号補正部から出力される信号が示す値をV25、所定の大きさ且つ所定の方向の磁場を−40度から150度の温度環境下にわたって磁気センサに印加した時に信号補正部から出力される信号が示す値のうち、最も大きい値をVMAX、最も小さい値をVMINとした時の、E=((VMAX/V25)−(VMIN/V25))/2で表される補正残り誤差Eが1.0%以下であることを特徴とする磁気センサを提供することが可能となる。 As described above, by using the Hall element of the present invention, a Hall element including a p-type impurity region and an n-type impurity region provided on the p-type impurity region and functioning as a magnetic sensing portion, and two or more points Based on a temperature characteristic storage unit storing information about the temperature characteristics of the Hall element calculated from the output of the Hall element measured at a temperature of 5 points or less, the output of the temperature sensor, and the information about the temperature characteristic of the Hall element The correction signal generation unit that generates a correction signal for correcting the output of the Hall element, the correction signal generated by the correction signal generation unit, and the output signal of the Hall element are input, and based on the correction signal, A magnetic sensor including a signal correction unit that corrects an output signal and outputs a corrected output signal of the Hall element. The magnetic sensor has a predetermined magnitude and a magnetic field in a predetermined direction at 25 degrees. A value signal indicating output from the signal correction unit when applied to the magnetic sensor under degrees environment V 25, a predetermined size and a magnetic field in a predetermined direction to the magnetic sensor over a temperature environment of 150 ° -40 ° E R = ((V MAX / V 25 ) − (V MIN ) when the largest value is V MAX and the smallest value is V MIN among the values indicated by the signal output from the signal correction unit when applied. / V 25)) / 2 corrected residue error E R represented by it is possible to provide a magnetic sensor, characterized in that 1.0% or less.

また、p型不純物領域と、p型不純物領域上に設けられ、感磁部として機能するn型不純物領域とを備えるホール素子と、2点以上3点以下の温度において測定されたホール素子の出力から算出されたホール素子の温度特性に関する情報が記憶された温度特性記憶部と、温度センサの出力と、ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成する補正信号生成部と、補正信号生成部が生成する補正信号と、ホール素子の出力信号とが入力され、補正信号に基づいてホール素子の出力信号を補正し、補正したホール素子の出力信号を出力する信号補正部とを備えている磁気センサであって、所定の大きさ、かつ所定の方向の磁場を25度の温度環境下で磁気センサに印加した時に信号補正部から出力される信号が示す値をV25、所定の大きさ且つ所定の方向の磁場を25度から150度の温度環境下にわたって磁気センサに印加した時に信号補正部から出力される信号が示す値のうち、最も大きい値をVMAX、最も小さい値をVMINとした時の、E=((VMAX/V25)−(VMIN/V25))/2で表される補正残り誤差Eが1.0%以下であることを特徴とする磁気センサを提供することが可能となる。 Also, a Hall element provided with a p-type impurity region and an n-type impurity region provided on the p-type impurity region and functioning as a magnetic sensing portion, and an output of the Hall element measured at a temperature of 2 to 3 points A correction signal for correcting the output of the Hall element based on the temperature characteristic storage unit storing information on the temperature characteristic of the Hall element calculated from the above, the output of the temperature sensor, and the information on the temperature characteristic of the Hall element. The correction signal generation unit to be generated, the correction signal generated by the correction signal generation unit, and the output signal of the Hall element are input, the output signal of the Hall element is corrected based on the correction signal, and the corrected output signal of the Hall element A signal correction unit that outputs a magnetic field of a predetermined magnitude and direction when a magnetic field in a predetermined direction is applied to the magnetic sensor in a temperature environment of 25 degrees. A value indicating the signal output is V 25, the predetermined size and the predetermined value indicated by the signal output from the signal correction unit when applied to a magnetic sensor for under 150 degrees temperature environment from 25 ° field direction Of these, the remaining correction error E represented by E R = ((V MAX / V 25 ) − (V MIN / V 25 )) / 2, where V MAX is the largest value and V MIN is the smallest value. It is possible to provide a magnetic sensor characterized in that R is 1.0% or less.

なお、上述の実施形態ではホール素子の温度特性に関する情報を2点又は3点の温度で測定されたホール素子の出力から算出する例を中心に説明したが、これに限るものではなく、ホール素子の温度特性に関する情報は、4点以上の温度で測定されたホール素子の出力から算出されてもよい。ただし、ホール素子の温度特性に関する情報を算出するためにかかる工数の関係上、ホール素子の温度特性に関する情報は、5点以下の温度で測定されたホール素子の出力から算出されることが好ましく、4点以下の温度で測定されたホール素子の出力から算出されることが更に好ましく、3点以下の温度で測定されたホール素子の出力から算出されることが特に好ましい。   In the above-described embodiment, the description has been made centering on the example of calculating the information on the temperature characteristics of the Hall element from the output of the Hall element measured at two or three temperatures. However, the present invention is not limited to this. The information regarding the temperature characteristics of may be calculated from the output of the Hall element measured at four or more temperatures. However, on the relationship of man-hours required to calculate the information on the temperature characteristics of the Hall element, the information on the temperature characteristics of the Hall element is preferably calculated from the output of the Hall element measured at a temperature of 5 points or less, It is more preferable to calculate from the output of the Hall element measured at a temperature of 4 points or less, and it is particularly preferable to calculate from the output of the Hall element measured at a temperature of 3 points or less.

また、上述の実施形態では温度比例係数βを2点又は3点の温度で測定されたホール素子の磁気感度から算出する例を中心に説明したが、温度比例係数βは4点以上の温度で測定されたホール素子の磁気感度から算出されてもよい。ただし、温度比例係数βを算出するためにかかる工数の関係上、温度比例係数βは5点以下の温度で測定されたホール素子の磁気感度から算出されることが好ましく、4点以下の温度で測定されたホール素子の磁気感度から算出されることが更に好ましく、3点以下の温度で測定されたホール素子の磁気感度から算出されることが特に好ましい。   In the above embodiment, the temperature proportionality coefficient β has been mainly described as an example of calculating from the magnetic sensitivity of the Hall element measured at two or three temperatures. However, the temperature proportionality coefficient β is a temperature of four or more points. It may be calculated from the measured magnetic sensitivity of the Hall element. However, the temperature proportionality coefficient β is preferably calculated from the magnetic sensitivity of the Hall element measured at a temperature of 5 points or less because of the number of steps required to calculate the temperature proportionality coefficient β. It is more preferable to calculate from the measured magnetic sensitivity of the Hall element, and it is particularly preferable to calculate from the magnetic sensitivity of the Hall element measured at a temperature of 3 points or less.

上述したように、本発明によれば、ホール素子の感磁部であるn型不純物領域の濃度及び深さを適切な範囲に限定することにより、高精度な磁場強度の検出を温度特性の直線性の向上を図ることによってホール素子及びそれを備えた磁気センサ並びにその信号補正方法が実現できる。   As described above, according to the present invention, the concentration and depth of the n-type impurity region, which is the magnetic sensing portion of the Hall element, are limited to an appropriate range, so that the magnetic field strength can be detected with high accuracy in a straight line of temperature characteristics. By improving the performance, a Hall element, a magnetic sensor including the Hall element, and a signal correction method thereof can be realized.

1 p型不純物領域
2 n型不純物領域(感磁部)
3 電極部
4 空乏層
21 ホール素子
22 ホール駆動電流源
23 チョッパースイッチ部
24 差動増幅器
25 積分器
26 温度センサ
27 アナログデジタル変換器(ADC)
28 温度比例係数記憶部(EEPROM)
29 磁気感度記憶部(EEPROM)
30 補正信号生成部
31 信号補正部
32 温度特性記憶部
1 p-type impurity region 2 n-type impurity region (magnetic part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Electrode part 4 Depletion layer 21 Hall element 22 Hall drive current source 23 Chopper switch part 24 Differential amplifier 25 Integrator 26 Temperature sensor 27 Analog-digital converter (ADC)
28 Temperature proportional coefficient memory (EEPROM)
29 Magnetic sensitivity storage (EEPROM)
30 Correction signal generation unit 31 Signal correction unit 32 Temperature characteristic storage unit

Claims (32)

p型不純物領域と、前記p型不純物領域上に設けられ、感磁部として機能するn型不純物領域とを有するホール素子を備えた磁気センサであって、
前記n型不純物領域のn型不純物濃度N(atoms/cm)と分布深さD(μm)が、
N<1.0×1016
N>3.802×1016×D−1.761
(ただし、前記n型不純物濃度Nは、前記n型不純物領域内における前記n型不純物濃度の最大濃度であり、前記分布深さDは、前記n型不純物濃度が最大となる点から前記n型不純物濃度Nの1/10の濃度になる点までの深さ方向の長さである)
の関係式を満たし、
前記ホール素子の温度特性に関する情報が記憶された温度特性記憶部と、
温度センサの出力と、前記ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成する補正信号生成部と、
前記補正信号生成部が生成する前記補正信号と、前記ホール素子の出力信号とが入力され、前記補正信号に基づいて前記ホール素子の出力信号を補正する信号補正部と
を備えている磁気センサ
A magnetic sensor comprising a Hall element having a p-type impurity region and an n-type impurity region provided on the p-type impurity region and functioning as a magnetic sensitive part,
The n-type impurity concentration N (atoms / cm 3 ) and the distribution depth D (μm) of the n-type impurity region are:
N <1.0 × 10 16
N> 3.802 × 10 16 × D −1.761
(However, the n-type impurity concentration N is the maximum concentration of the n-type impurity concentration in the n-type impurity region, and the distribution depth D is determined from the point that the n-type impurity concentration becomes maximum. (This is the length in the depth direction up to the point where the impurity concentration is 1/10 of the concentration.)
Meet the relationship,
A temperature characteristic storage unit storing information on the temperature characteristic of the Hall element;
A correction signal generating unit that generates a correction signal for correcting the output of the Hall element based on the output of the temperature sensor and information on the temperature characteristics of the Hall element;
A signal correction unit that receives the correction signal generated by the correction signal generation unit and the output signal of the Hall element, and corrects the output signal of the Hall element based on the correction signal;
Magnetic sensor equipped with .
前記n型不純物濃度Nと前記分布深さDが、N>3.410×1016×D−1.293の関係式を満たす請求項1に記載の磁気センサThe magnetic sensor according to claim 1, wherein the n-type impurity concentration N and the distribution depth D satisfy a relational expression of N> 3.410 × 10 16 × D− 1.293 . 前記分布深さDが、D≦15の関係式を満たす請求項1又は2に記載の磁気センサThe magnetic sensor according to claim 1, wherein the distribution depth D satisfies a relational expression of D ≦ 15. 前記分布深さDが、4≦Dの関係式を満たす請求項1,2又は3に記載の磁気センサThe magnetic sensor according to claim 1, wherein the distribution depth D satisfies a relational expression of 4 ≦ D. 前記n型不純物領域を覆うシリコン酸化物層を更に備える請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁気センサThe magnetic sensor according to claim 1, further comprising a silicon oxide layer covering the n-type impurity region. 前記n型不純物領域と前記シリコン酸化物層が接している請求項5に記載の磁気センサThe magnetic sensor according to claim 5, wherein the n-type impurity region is in contact with the silicon oxide layer. 前記n型不純物濃度Nが、3.0×1014<Nの関係式を満たす請求項1〜6のいずれか1項に記載の磁気センサThe magnetic sensor according to claim 1, wherein the n-type impurity concentration N satisfies a relational expression of 3.0 × 10 14 <N. 前記温度特性記憶部は、
前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報が記憶される温度比例係数記憶部と、
前記ホール素子の所定の温度における磁気感度に関する情報が記憶される磁気感度記憶部とを備え、
前記ホール素子の温度特性に関する情報は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報と、前記ホール素子の所定の温度における磁気感度に関する情報を含む請求項1〜7のいずれか1項に記載の磁気センサ。
The temperature characteristic storage unit is
A temperature proportional coefficient storage unit that stores information on a temperature proportional coefficient of magnetic sensitivity of the Hall element;
A magnetic sensitivity storage unit that stores information related to magnetic sensitivity at a predetermined temperature of the Hall element,
Information regarding the temperature characteristics of the Hall element, and the information regarding the temperature coefficient of proportionality magnetic sensitivity of the Hall element, according to claim 1 including the information about the magnetic sensitivity at a given temperature of the Hall element Magnetic sensor.
前記温度比例係数記憶部が記憶する前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、前記ホール素子の定電流感度の温度比例係数に関する情報であり、
前記磁気感度記憶部が記憶する前記ホール素子の所定の温度における磁気感度に関する情報は、前記所定の温度における前記ホール素子の定電流感度に関する情報である請求項に記載の磁気センサ。
The information on the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element stored in the temperature proportionality coefficient storage unit is information on the temperature proportionality coefficient of the constant current sensitivity of the Hall element,
The magnetic sensor according to claim 8 , wherein the information on the magnetic sensitivity at a predetermined temperature of the Hall element stored in the magnetic sensitivity storage unit is information on a constant current sensitivity of the Hall element at the predetermined temperature.
前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、第1の温度において測定された前記ホール素子の第1の磁気感度と、第2の温度において測定された前記ホール素子の第2の磁気感度と、から算出される情報である請求項8又は9に記載の磁気センサ。 The information on the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element includes the first magnetic sensitivity of the Hall element measured at a first temperature and the second magnetic sensitivity of the Hall element measured at a second temperature. The magnetic sensor according to claim 8 , wherein the magnetic sensor is information calculated from: 前記第1の磁気感度は、前記第1の温度において測定された前記ホール素子の定電流感度であり、前記第2の磁気感度は、前記第2の温度において測定された前記ホール素子の定電流感度である請求項10に記載の磁気センサ。 The first magnetic sensitivity is a constant current sensitivity of the Hall element measured at the first temperature, and the second magnetic sensitivity is a constant current of the Hall element measured at the second temperature. The magnetic sensor according to claim 10 , which is a sensitivity. 前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、更に、前記第1の磁気感度と、前記第2の磁気感度と、前記第3の温度において測定された前記ホール素子の第3の磁気感度と、から算出される情報である請求項10又は11に記載の磁気センサ。 The information on the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element further includes the first magnetic sensitivity, the second magnetic sensitivity, and the third magnetic sensitivity of the Hall element measured at the third temperature. The magnetic sensor according to claim 10 , wherein the magnetic sensor is information calculated from: 前記第3の磁気感度は、前記第3の温度において測定された前記ホール素子の定電流感度である請求項12に記載の磁気センサ。 The magnetic sensor according to claim 12 , wherein the third magnetic sensitivity is a constant current sensitivity of the Hall element measured at the third temperature. 前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、2点以上5点以下の温度において測定された前記ホール素子の磁気感度から算出される請求項8〜13のいずれか1項に記載の磁気センサ。 14. The magnetism according to claim 8 , wherein the information regarding the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element is calculated from the magnetic sensitivity of the Hall element measured at a temperature of 2 to 5 points. Sensor. 前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、2点以上3点以下の温度において測定された前記ホール素子の磁気感度から算出される請求項14に記載の磁気センサ。 The magnetic sensor according to claim 14 , wherein the information regarding the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element is calculated from the magnetic sensitivity of the Hall element measured at a temperature of 2 points or more and 3 points or less. 前記ホール素子の温度特性に関する情報は、2点以上5点以下の温度において測定された前記ホール素子の出力から算出される請求項1〜15のいずれか1項に記載の磁気センサ。 Information regarding the temperature characteristics of the Hall element, a magnetic sensor according to any of claims 1 to 15, which is calculated from the output of said measured Hall element at a temperature below 5 points or more 2 points. 前記ホール素子の温度特性に関する情報は、2点以上3点下の温度において測定された前記ホール素子の出力から算出される請求項16に記載の磁気センサ。 17. The magnetic sensor according to claim 16 , wherein the information on the temperature characteristics of the Hall element is calculated from the output of the Hall element measured at a temperature of 2 to 3 points. 請求項1〜17のいずれか1項に記載の磁気センサの信号補正方法であって、
前記ホール素子の温度特性に関する情報を取得するステップと、
温度センサの出力と、前記ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップと、
前記ホール素子の出力を取得するステップと、
前記補正信号を用いて前記ホール素子の出力信号を補正するステップと
を有する磁気センサの信号補正方法。
A signal correction method for a magnetic sensor according to any one of claims 1 to 17 ,
Obtaining information on temperature characteristics of the Hall element;
Generating a correction signal for correcting the output of the Hall element based on the output of the temperature sensor and information on the temperature characteristics of the Hall element;
Obtaining an output of the Hall element;
And correcting the output signal of the Hall element using the correction signal.
前記ホール素子の温度特性に関する情報は、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報と前記ホール素子の所定の温度における磁気感度に関する情報を含み、
前記ホール素子の温度特性に関する情報を取得するステップは、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報と前記ホール素子の所定の温度における磁気感度に関する情報を取得するステップを有する請求項18に記載の磁気センサの信号補正方法。
The information on the temperature characteristics of the Hall element includes information on the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element and information on the magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature,
Acquiring information on temperature characteristics of the Hall element according to claim 18 comprising the step of acquiring information about the magnetic sensitivity at a given temperature of the information relating to the temperature proportional coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element Hall element Signal correction method of the magnetic sensor.
前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、前記ホール素子の定電流感度の温度比例係数に関する情報であり、
前記ホール素子の所定の温度における磁気感度に関する情報は、前記所定の温度における前記ホール素子の定電流感度に関する情報である請求項19に記載の磁気センサの信号補正方法。
The information on the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element is information on the temperature proportionality coefficient of the constant current sensitivity of the Hall element,
The signal correction method for a magnetic sensor according to claim 19 , wherein the information on the magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature is information on the constant current sensitivity of the Hall element at the predetermined temperature.
前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、第1の温度において測定された前記ホール素子の第1の磁気感度と、第2の温度において測定された前記ホール素子の第2の磁気感度と、から算出される情報である請求項19又は20に記載の磁気センサの信号補正方法。 The information on the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element includes the first magnetic sensitivity of the Hall element measured at a first temperature and the second magnetic sensitivity of the Hall element measured at a second temperature. The signal correction method for a magnetic sensor according to claim 19 or 20 , wherein the information is calculated from the following information. 前記第1の磁気感度は、前記第1の温度において測定された前記ホール素子の定電流感度であり、前記第2の磁気感度は、前記第2の温度において測定された前記ホール素子の定電流感度である請求項21に記載の磁気センサの信号補正方法。 The first magnetic sensitivity is a constant current sensitivity of the Hall element measured at the first temperature, and the second magnetic sensitivity is a constant current of the Hall element measured at the second temperature. The method of correcting a signal of the magnetic sensor according to claim 21 , wherein the signal is a sensitivity. 前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、更に、前記第1の磁気感度と、前記第2の磁気感度と、前記第3の温度において測定された前記ホール素子の第3の磁気感度とから算出される情報である請求項21又は22に記載の磁気センサの信号補正方法。 The information on the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element further includes the first magnetic sensitivity, the second magnetic sensitivity, and the third magnetic sensitivity of the Hall element measured at the third temperature. The signal correction method of the magnetic sensor according to claim 21 or 22 , wherein the information is calculated from the following. 前記第3の磁気感度は、前記第3の温度において測定された前記ホール素子の定電流感度である請求項23に記載の磁気センサの信号補正方法。 The signal correction method for a magnetic sensor according to claim 23 , wherein the third magnetic sensitivity is a constant current sensitivity of the Hall element measured at the third temperature. 前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、2点以上5点以下の温度において測定された前記ホール素子の磁気感度から算出される請求項19〜24のいずれか1項に記載の磁気センサの信号補正方法。 Information about the temperature-proportional coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element according to any one of claims 19 to 24, which is calculated from the magnetic sensitivity of said measured Hall element at a temperature below 5 points or more 2 points magnetic Sensor signal correction method. 前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報は、2点以上3点以下の温度において測定された前記ホール素子の磁気感度から算出される請求項25に記載の磁気センサの信号補正方法。 26. The signal correction method for a magnetic sensor according to claim 25 , wherein the information related to the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element is calculated from the magnetic sensitivity of the Hall element measured at a temperature of 2 to 3 points. 前記ホール素子の温度特性に関する情報は、2点以上5点以下の温度において測定された前記ホール素子の出力から算出される請求項18〜26のいずれか1項に記載の磁気センサの信号補正方法。 27. The signal correction method for a magnetic sensor according to claim 18 , wherein the information on the temperature characteristics of the Hall element is calculated from an output of the Hall element measured at a temperature of 2 points or more and 5 points or less. . 前記ホール素子の温度特性に関する情報は、2点以上3点下の温度において測定された前記ホール素子の出力から算出される請求項27に記載の磁気センサの信号補正方法。 28. The signal correction method for a magnetic sensor according to claim 27 , wherein the information related to the temperature characteristics of the Hall element is calculated from the output of the Hall element measured at a temperature of 2 to 3 points. 前記ホール素子の温度特性に関する情報を取得するステップは、
第1の温度における前記ホール素子の第1の磁気感度を測定するステップと、
第2の温度における前記ホール素子の第2の磁気感度を測定するステップと、
前記第1の磁気感度と前記第2の磁気感度とから前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報を取得するステップとを有し、
前記温度センサの出力と、前記ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップは、
前記温度センサの出力と、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報と、所定の温度における前記ホール素子の磁気感度と、に基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップである請求項18に記載の磁気センサの信号補正方法。
The step of acquiring information on the temperature characteristics of the Hall element includes:
Measuring a first magnetic sensitivity of the Hall element at a first temperature;
Measuring a second magnetic sensitivity of the Hall element at a second temperature;
Obtaining information on a temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element from the first magnetic sensitivity and the second magnetic sensitivity,
Based on the output of the temperature sensor and information on the temperature characteristics of the Hall element, generating a correction signal for correcting the output of the Hall element,
A correction signal for correcting the output of the Hall element is generated based on the output of the temperature sensor, the information on the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element, and the magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature. The method of correcting a signal of a magnetic sensor according to claim 18 , wherein
前記ホール素子の温度特性に関する情報を取得するステップは、
第1の温度における前記ホール素子の第1の磁気感度を測定するステップと、
第2の温度における前記ホール素子の第2の磁気感度を測定するステップと、
第3の温度における前記ホール素子の第3の磁気感度を測定するステップと、
前記第1の磁気感度と前記第2の磁気感度と前記第3の磁気感度とから前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報を取得するステップとを有し、
前記温度センサの出力と、前記ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップは、
前記温度センサの出力と、前記ホール素子の磁気感度の温度比例係数に関する情報と、所定の温度における前記ホール素子の磁気感度とに基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップである請求項18に記載の磁気センサの信号補正方法。
The step of acquiring information on the temperature characteristics of the Hall element includes:
Measuring a first magnetic sensitivity of the Hall element at a first temperature;
Measuring a second magnetic sensitivity of the Hall element at a second temperature;
Measuring a third magnetic sensitivity of the Hall element at a third temperature;
Obtaining information on the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element from the first magnetic sensitivity, the second magnetic sensitivity, and the third magnetic sensitivity,
Based on the output of the temperature sensor and information on the temperature characteristics of the Hall element, generating a correction signal for correcting the output of the Hall element,
A correction signal for correcting the output of the Hall element is generated based on the output of the temperature sensor, the information related to the temperature proportionality coefficient of the magnetic sensitivity of the Hall element, and the magnetic sensitivity of the Hall element at a predetermined temperature. The method for correcting a signal of a magnetic sensor according to claim 18 , which is a step.
前記磁気感度は定電流感度である請求項29又は30に記載の磁気センサの信号補正方法。 The signal correction method for a magnetic sensor according to claim 29 or 30 , wherein the magnetic sensitivity is constant current sensitivity. 前記ホール素子の温度特性に関する情報を取得するステップは出荷前に行われる工程であり、
前記温度センサの出力と、前記ホール素子の温度特性に関する情報とに基づき、前記ホール素子の出力を補正するための補正信号を生成するステップと、
前記ホール素子の出力を取得するステップと、
前記補正信号を用いて前記ホール素子の出力信号を補正するステップは、
磁場測定時に実行される工程である請求項18〜31のいずれか1項に記載の磁気センサの信号補正方法。
The step of obtaining information on the temperature characteristics of the Hall element is a process performed before shipment,
Generating a correction signal for correcting the output of the Hall element based on the output of the temperature sensor and information on the temperature characteristics of the Hall element;
Obtaining an output of the Hall element;
The step of correcting the output signal of the Hall element using the correction signal,
The method for correcting a signal of a magnetic sensor according to any one of claims 18 to 31 , which is a step executed at the time of magnetic field measurement.
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